使用Packer实现自动化构建UCloud云主机镜像
背景
云主机是用户使用最高频的云产品之一。随着云主机数量的增多，如何在云主机中保证版本化部署的一致性，成为用户常见的难题。在现有情况下，用户首先需要手动或使用脚本连接主机，然后再进行部署安装，操作流程复杂且对环境要求苛刻，难以保证一致性和可用性。
为了解决此类问题，UCloud 开发了相关代码，并被自动化构建镜像工具 Packer 的官方仓库所采纳。通过 Packer 创建自定义镜像，可以减少部署时间并提高可靠性，提高了用户自动化部署的能力。8月14日，Hashicorp 官方正式发布了版本 1.4.3 ，其中包括了 UCloud Packer Builder。
Packer是什么？
Packer 是 Hashicorp 公司推出的自动化打包镜像的轻量级开源工具，云厂商通过构建自己的 Builder 集成到 Packer 中去，即可凭借单一配置文件，高效并行的为多云平台创建一致性的镜像。目前 Packer 已经形成完整生态，并与多家主流云厂商建立合作。
UCloud Packer 可以运行在常用的主流操作系统上，它不是 Chef、Puppet 等软件的替代品，而是集成并使用这些自动化配置工具在镜像上预装软件等。再配合 UCloud Terraform、UCloud CLI 等工具，可以在多云的 DevOps 场景下，实现基础设施即代码（IaC）、持续集成和快速交付。
如下图所示，Packer 通过在 Provisioner 中集成 Chef、Shell、Puppet 等工具，制作包含各类软件的不可变镜像，供多云平台的云主机、Docker 等使用。
Hashicorp 官方将 Packer 的优势描述如下：
- 基础架构迅速部署：Packer 镜像可以在几秒钟内启动完全配置的云主机，有利于生产和开发；
- 多提供商可移植性：Packer 可以为多云平台创建了相同的镜像，每个环境都能运行相同的机器镜像，提供最终的可移植性；
- 稳定性高：Packer 在构建镜像时会为机器安装和配置所有软件。如果脚本中存在错误，可以被提前捕获，而不是在启动计算机几分钟后；
- 可测试性高：Packer 在构建机器镜像后，可以快速启动该机器镜像并进行冒烟测试，以验证镜像是否正常工作。如果是正常工作，则可以确信从该镜像启动的任何其他计算机都能正常运行；
- 可扩展性高：Packer 的插件机制使得它能够自如的根据需求集成工具和拓展功能。
Packer 与传统控制台创建镜像的对比：
生命周期
利用 Packer 打包镜像的完整周期如下：
- 用户通过构建 JSON 模版，执行 packer build 命令调用 UCloud Builder；
- 参数提前校验保证可用性；
- 创建云主机、EIP 等相关临时资源（若配置为内网环境则无需 EIP）；
- 通过 SSH 或 WinRM 等连接主机，执行 Provisioner 进程；
- 关闭云主机，并创建镜像；
- 复制镜像；
- 删除主机、EIP 等临时资源；
- 执行后处理进程（如本地镜像导入等）。
使用演示
下面通过一个视频来形象地展示 Packer 的使用方式。目标是构建一个装有 nginx 应用的镜像，我们首先创建一个 test.json 文件，然后执行如下命令一键构建镜像：
packer build test.jsonPacker 对多云管理的价值
在此次 Hashicorp 官方发布前，UCloud 内部已经积累了一定的 Packer 使用经验。从中发现，如果需要管理多云环境，或者要在公有云与私有云间维护相同的系统，又或者构建的是虚拟机而不是容器，Packer 都是一个很好的选择。
通过一个具体例子来说明。下面这段代码定义了一个 UCloud 公有云上的虚拟机镜像，Packer 利用 ucloud-uhost Builder 配置的参数，先创建一个干净的 CentOS 7 系统，再 ssh 执行 provisioner 定义中指定的三段 shell 脚本，最终成功创建镜像并返回镜像 ID。
{ "variables": { "ucloud_public_key": "{{env `UCLOUD_PUBKEY`}}", "ucloud_private_key": "{{env `UCLOUD_SECRET`}}", "ssh_user": "root", "ssh_password": "password", "ucloud_project_id": "org-projectid", "image_id": "uimage-dpdgyw", "consul_version": "1.5.1", "region": "cn-bj2", "az": "cn-bj2-02" }, "builders": [ { "type": "ucloud-uhost", "public_key": "{{user `ucloud_public_key`}}", "private_key": "{{user `ucloud_private_key`}}", "project_id": "{{user `ucloud_project_id`}}", "region": "{{user `region`}}", "availability_zone": "{{user `az`}}", "instance_type": "n-basic-2", "source_image_id": "{{user `image_id`}}", "ssh_username": "{{user `ssh_user`}}", "ssh_password": "{{user `ssh_password`}}", "image_name": "consul-server-{{user `consul_version`}}" } ], "provisioners": [ { "type": "shell", "scripts": [ "scripts/config-yum.sh", "scripts/consul-service.sh", "scripts/consul-server.sh" ], "environment_vars": [ "CONSUL_VERSION={{user `consul_version`}}" ] } ] }此时若有额外需求，要求将其也部署到私有云的 Kubernetes 上，该怎么办？一种方法是把 shell 脚本改写成对应的 Dockerfile，但若是构建过程非常复杂，那么改写的过程也会很复杂，并且可能引入错误。
但用 Packer，只需要修改一下 builder 配置的细节：
{ "variables": { "consul_version": "1.5.1" }, "builders": [ { "type": "docker", "image": "centos:7", "commit": true, "changes": [ "CMD [\"tail -f /dev/null\"]", "ENTRYPOINT [\"\"]" ] } ], "provisioners": [ { "type": "shell", "scripts": [ "scripts/config-yum.sh", "scripts/consul-service.sh", "scripts/consul-server.sh" ], "environment_vars": [ "CONSUL_VERSION={{user `consul_version`}}" ] } ], "post-processors": [ [ { "type": "docker-tag", "repository": "lonegunmanb/consulServer", "tag": "0.1" }, "docker-push" ] ] }在公有云平台上已经过测试的构建脚本，就可以直接用来构建 Docker 镜像，并且在构建完成后，自动打上 tag，push 到 Docker Hub 仓库去。并且，由于 Packer 是执行完 provisioner 后，通过 docker commit 的方式构建镜像，所以 Packer 的构建只会增加额外的一个层，避免不恰当的 Dockerfile 增加多个层的问题。
Packer +Terraform，1+1>2
Packer 配合 Git、Terraform、UCloud CLI 等使用，可以实现 DevOps 下的基础设施即代码（IaC），达到持续集成和快速交付。
如下图，Packer 配合 Git 对镜像的配置文件做版本化控制，从而来实现服务的版本化，保证了实例的最终一致性，然后利用 Packer 和 Terraform 自动化构建服务的目的。
- 在自动化流程中，首先变更镜像配置仓库，触发执行 Terraform 命令；
- Terraform 执行 packer build 命令构建镜像；
- 将制作成功的镜像查询给 Terraform 使用；
- 最后由 Terraform 构建并启动新实例替换原有的旧实例，完成服务自动化部署。
UCloud 此前已提供对 Terraform 的官方集成，可通过产品文档了解更多详情。文档链接：https://docs.ucloud.cn/compute/terraform/index
总结
UCloud 通过对 Packer 的接入，提供了一种在云主机中自动化配置环境的能力，而且它可以配合 cloud-init 及一些常用的自动化部署软件使用，进一步拓展功能。另外，通过配合UCloud Terraform 、UCloud CLI 等工具，可以实现对基础架构的版本化和代码化管理，达到精准交付和快速部署以及最终一致性。
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