90DaysOfDevOps 第 71 天：认识 Jenkins——开源的持续集成与持续交付自动化服务器

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本文是 90DaysOfDevOps 学习路线中 CI/CD 专题的入门篇，聚焦 Jenkins 的核心定位：它既是一个持续集成（Continuous Integration）工具，也是一台用 Java 编写的自动化服务器，负责把开发者提交的代码自动完成构建、测试与部署。读完本文，你将理解夜间构建与持续集成两条路径的差异、Jenkins 相比 TravisCI / Bamboo / Buildbot / Apache Gump 等竞品的定位，掌握 Jenkins 的五大特性、Pipeline 概念与七步架构工作流，并能结合本仓库中真实存在的 minikube + Helm 部署清单与 Jenkinsfile，了解 Jenkins 如何在 Kubernetes 环境中落地。

什么是 Jenkins？

Jenkins 是一个持续集成工具，它让"新编写的代码"可以持续地进行开发、测试与部署。换句话说，它把软件交付中最容易出错、最耗时的重复环节——拉取代码、编译构建、运行测试、发布部署——交给一台自动化服务器来驱动。

要理解 Jenkins 的价值，首先要理解"集成代码"的两种典型方式：

方式一：夜间构建（Nightly Build）——传统做法

开发者在一天之内各自在自己的任务上开发，到当天结束时，把各自的改动推送到源代码仓库；然后到了夜间，统一运行单元测试并构建软件。这种方式可以称为"旧式"的代码集成方式：所有变更集中在一个时间点被整合，反馈周期以"天"为单位。

方式二：持续集成（Continuous Integration）——推荐做法

开发者的提交行为不变，依然是随时把改动提交到源代码仓库；但不同的是，每当一次代码提交发生，构建流程就会立即、持续地被触发，而不是等到夜间统一执行。

持续集成的最大意义在于：对于分布在世界各地的开发者团队，不需要为"每天某个固定时刻必须停止提交代码"而牺牲效率。无论身处哪个时区，任何一次提交都会马上进入构建与测试管道，问题也能第一时间暴露。Jenkins 正是在这里登场，充当那台控制测试与构建过程的 CI 服务器。

与其它 CI 工具的横向对比

在深入 Jenkins 之前，原文档也列举了同领域的其它工具，便于理解 Jenkins 为什么是社区里最常见的选择之一：

• TravisCI：托管的、分布式的持续集成服务，用于构建和测试托管在 GitHub 上的软件项目。
• Bamboo：支持并行运行多个构建以加快编译速度，内置连接仓库的功能，并带有 Ant、Maven 的构建任务。
• Buildbot：开源的软件构建、测试与发布流程自动化框架，使用 Python 编写，支持跨多个平台的分布式并行任务执行。
• Apache Gump：专注于 Java 项目，设计目标就是每晚构建并测试 Java 项目，确保所有项目在 API 层和功能层面保持兼容。

与上述工具一样，Jenkins 也是开源软件，但它的不同之处在于：它是用 Java 编写的自动化服务器，通过持续集成自动化软件开发过程，并进一步支撑持续交付（Continuous Delivery）。

Jenkins 的核心特性

Jenkins 的功能覆盖面很广，但以下五个特性构成了它的核心优势：

• 易安装（Easy Installation）：Jenkins 是一个自包含的、基于 Java 的程序，开箱即可运行，官方提供 Windows、macOS 和 Linux 操作系统的安装包。
• 易配置（Easy Configuration）：通过 Web 界面即可完成安装与配置，界面自带错误检查和内建帮助，降低了上手门槛。
• 插件体系（Plug-ins）：Update Centre（更新中心）提供了大量插件，能够与 CI/CD 工具链中的众多工具集成。
• 可扩展（Extensible）：除了现成插件，Jenkins 还可以通过插件架构本身进行扩展，这为它的使用场景提供了近乎无限的可能性。
• 分布式（Distributed）：Jenkins 可以轻松地把工作分发到多台机器上执行，从而在多平台上加速构建、测试和部署。

从仓库中的 Helm values 文件也能印证这套特性。在 jenkins-values.yml 里，controller.installPlugins明确列出了一组随控制器启动即安装的插件：kubernetes:1.31.3、workflow-aggregator:2.6、git:4.10.2、configuration-as-code:1.55.1——这正是"插件体系"和"可扩展"在真实部署清单中的直接体现；而agent段中的jenkins/inbound-agent镜像、containerCap: 10等配置，则对应"分布式"特性：由控制器按需在 Kubernetes 集群中拉起执行任务的 agent。

Jenkins Pipeline：从提交到部署的自动化流水线

"Pipeline（流水线）"这个词在前面章节出现过，但当时讨论的范畴更宏观，没有落到具体工具上。在 Jenkins 的语境下，Pipeline 是这样的过程：

你向 Jenkins 提交代码 → Jenkins 构建你的应用 → 运行全部自动化测试 → 每一步完成后发布并部署代码。

Jenkins 正是实现这一整套流程自动化的引擎。下面这张图用管道的隐喻展示了 CI/CD 流水线的五个串联阶段：代码提交（Code Commit）→ 构建（Build）→ 测试（Test）→ 发布（Release）→ 部署（Deploy）。

本仓库中保存了一份可直接研读的声明式 Pipeline 示例，见 2022/Days/CICD/Jenkins/Pipeline/Jenkinsfile。它展示了 Jenkins 在 Kubernetes 上运行流水线的典型形态：

• 通过podTemplate定义一个 Kubernetes Pod 作为构建环境，内含两个容器：maven:3.8.1-jdk-8负责构建，gcr.io/kaniko-project/executor:debug负责在容器内构建并推送 Docker 镜像；
• 流水线包含Clone Repository阶段：用git步骤从远程仓库克隆代码；
• Build Image阶段在 maven 容器中执行构建（示例中以输出Tests passed模拟测试通过）；
• Test Image阶段在 kaniko 容器中执行/kaniko/executor --context \pwd` --destination michaelcade1/helloworld:1.0`，把当前目录构建成镜像并推送到目标仓库。

配套的 Dockerfile 定义了被构建的 Hello World 应用镜像：基于busybox:latest，通过环境变量PORT=8000指定端口，把 index.html 放进/www目录，再用 busybox 自带的httpd起一个极简 Web 服务器。这样一个"提交 → 构建 → 测试 → 产出镜像"的闭环，就是 Jenkins Pipeline 最直观的落地示例。

Jenkins 架构与七步工作流

Jenkins 可以安装到多种操作系统上：Windows、Linux、macOS，也支持以 Docker 容器形式部署，甚至可以运行在 Kubernetes 集群中。原文档提到，后续章节计划在 minikube 集群中安装 Jenkins，模拟向 Kubernetes 的部署——而本仓库的 CICD/Jenkins 目录恰好保存了这套部署的完整配置。

下面这张图展示了 Jenkins 参与软件交付的完整架构，可以拆解为七个步骤：

1. 提交：开发者把代码改动提交到源代码仓库。
2. 拉取：Jenkins 按固定间隔检查仓库，拉取任何新代码。
3. 构建：构建服务器把代码编译成可执行产物——示例中使用 Maven 作为广为人知的构建工具（这也是后续章节要覆盖的话题）。
4. 构建失败反馈：如果构建失败，反馈信息立刻送回给开发者。
5. 测试：Jenkins 把构建好的应用部署到测试服务器——示例中使用 Selenium 作为广为人知的测试工具（同样值得后续深入研究）。
6. 测试失败反馈：如果测试失败，反馈信息传递给开发者。
7. 发布：如果测试通过，就可以发布到生产环境。

这个循环是持续不断的——正是它让应用可以在几分钟内完成更新，而不是几小时、几天、几个月甚至几年。

更进一步的架构能力：Master-Slave 与 CloudBees

如果需求更复杂，Jenkins 架构还有更多可挖掘的能力：它具备master-slave（主从）机制，master 可以把任务分发给 slave Jenkins 环境执行，这正是前面"分布式"特性的架构基石，也与仓库中jenkins-values.yml里agent段的配置（jenkins/inbound-agent、containerCap、podRetention等）一一对应。

另外，由于 Jenkins 是开源软件，大量需要企业级支持的企业会选择CloudBees——它是 Jenkins 的企业版本，为付费企业客户带来技术支持以及可能更多的附加功能。原文档中提到了 Bosch 采用这一路线的案例（此处不再展开外部链接，案例详情可自行查阅官方公开资料）。

仓库实操：在 minikube 中用 Helm 部署 Jenkins

本仓库的 steps.md 记录了在 minikube 中部署 Jenkins 的完整命令序列，下面按原样给出并补充关键说明：

minikube start # 创建命名空间（二选一） kubectl create namespace jenkins # 或 kubectl create -f jenkins-namespace.yml # 见 2022/Days/CICD/Jenkins/jenkins-namespace.yml kubectl get namespaces # 添加 Jenkins 官方 Helm 仓库并更新索引 helm repo list helm repo add jenkinsci https://charts.jenkins.io helm repo update # 应用持久卷与服务账号清单 kubectl apply -f jenkins-volume.yml kubectl apply -f jenkins-sa.yml # 使用 values 文件安装 Jenkins 到 jenkins 命名空间 chart=jenkinsci/jenkins helm install jenkins -n jenkins -f jenkins-values.yml $chart # 修复持久卷属主（minikube 节点上） minikube ssh sudo chown -R 1000:1000 /data/jenkins-volume # 重启 jenkins-0 Pod 使属主生效，并观察 Pod 状态 kubectl delete pod jenkins-0 -n jenkins kubectl get pods -n jenkins -w # 取出管理员初始密码（chart 生成的 secret） kubectl exec --namespace jenkins -it svc/jenkins -c jenkins -- /bin/cat /run/secrets/chart-admin-password && echo # 端口转发后浏览器访问 kubectl --namespace jenkins port-forward svc/jenkins 8080:8080 # 打开浏览器登录 http://localhost:8080，然后执行插件更新

这套部署中几个关键清单文件的职责如下：

• jenkins-namespace.yml：定义名为jenkins的 Kubernetes 命名空间，隔离 Jenkins 相关资源。
• jenkins-sa.yml：创建名为jenkins的 ServiceAccount，并绑定一个 ClusterRole + ClusterRoleBinding，授予其对 statefulsets、pods、deployments、secrets、configmaps、persistentvolumeclaims 等资源的增删改查权限——这为 Jenkins 控制器在集群内按需调度 agent Pod、操作资源提供了 RBAC 基础。
• jenkins-values.yml：Helm values 文件，集中定义了控制器的镜像（jenkins/jenkins，tagLabel: jdk11）、以非 root 用户runAsUser: 1000运行、健康探针（startup/liveness/readiness 均探测/login路径）、installPlugins插件清单、JCasC（Configuration as Code）默认配置（内置 admin 用户与登录授权策略loggedInUsersCanDoAnything）、持久化（persistence.enabled: true，8Gi 存储）以及 agent 侧的默认 Pod 模板与资源配额。其中adminUser: "admin"、密码默认随机生成并存放在 Secret 中，这正是前面用kubectl exec读取密码的原因。

需要说明的是，以上命令与配置文件均来自本仓库的 2022/Days/CICD/Jenkins 目录，属于学习环境（minikube + Helm）下的部署路径；生产环境通常需要根据集群的存储类、安全策略和 Ingress 配置做相应调整，例如jenkins-values.yml中注释提及的serviceType（minikube 用 NodePort，其他环境用 LoadBalancer 或 ClusterIP + Ingress）。

继续深入：仓库内可研读的资源

围绕 Jenkins 这一主题，可以继续阅读本仓库中的以下文件：

• Pipeline/Jenkinsfile：Kubernetes 环境下的声明式 Pipeline 完整示例（podTemplate + maven + kaniko）。
• Pipeline/Dockerfile 与 Pipeline/index.html：被 Pipeline 构建的 Hello World 应用源码。
• steps.md：minikube 部署 Jenkins 的逐条命令备忘。
• jenkins-values.yml：Jenkins Helm Chart 的完整 values 配置（含插件、JCasC、agent、持久化、备份等全部参数）。
• jenkins-sa.yml 与 jenkins-namespace.yml：RBAC 与命名空间清单。

下一步将进入第 72 天，继续沿着 Jenkins 主题深入：寻找一个可以完整走一遍的示例应用，并用 Jenkins 结合其它工具串联出完整的 CI/CD 实战流程。详见 2022/ja/Days/day72.md。

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