Devops

DevOps 模式

本技能提供 DevOps 实践的最佳实践和模式，支持多平台按需加载。

触发条件

• 容器化应用（Docker）
• 配置 CI/CD 流水线
• 部署服务到云平台
• 设置监控和告警
• 基础设施即代码

平台专属模式

根据项目需求，加载对应的平台专属文件：

平台	加载文件	内容
Docker	docker.md	容器化、Compose、镜像优化
CI/CD	ci-cd.md	GitHub Actions、GitLab CI

加载方式: 检测项目中的 Dockerfile/.github/workflows/k8s/ 等文件确定需求。

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通用 DevOps 原则

12-Factor App 原则

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    12-Factor App 核心原则                     │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  1. Codebase        一个代码库，多个部署                      │
│  2. Dependencies    显式声明依赖                             │
│  3. Config          配置存储在环境变量中                      │
│  4. Backing Services 将后端服务视为附加资源                   │
│  5. Build/Release/Run 严格分离构建、发布、运行                │
│  6. Processes       以无状态进程运行应用                      │
│  7. Port Binding    通过端口绑定导出服务                      │
│  8. Concurrency     通过进程模型扩展                         │
│  9. Disposability   快速启动和优雅终止                       │
│ 10. Dev/Prod Parity 保持开发、预发、生产环境尽量相似          │
│ 11. Logs            将日志视为事件流                         │
│ 12. Admin Processes 将管理任务作为一次性进程运行              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

环境管理

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      环境流转                                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Development → Staging → Production                         │
│       ↓           ↓           ↓                             │
│   本地开发      预发验证      线上环境                        │
│   .env.local   .env.staging  .env.production                │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

环境变量管理:

# .env.example（提交到 Git，作为模板）
DATABASE_URL=postgresql://user:password@localhost:5432/dbname
REDIS_URL=redis://localhost:6379
API_KEY=your-api-key-here

# .env.local（不提交，本地开发）
DATABASE_URL=postgresql://dev:dev@localhost:5432/myapp_dev

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部署策略

策略	特点	适用场景
蓝绿部署	双环境切换，零停机，回滚快	关键业务，零停机要求
滚动部署	逐实例替换，maxSurge/maxUnavailable 控制	标准 K8s 部署
金丝雀	5-10% 流量试验，渐进增量，监控错误率后全量	高风险功能发布

详细配置和流程图见 docker.md 和各云平台文档。

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监控与可观测性

三大支柱

支柱	用途	工具
Metrics	聚合的数值数据	Prometheus, Datadog
Logs	离散的事件记录	ELK, Loki
Traces	请求的分布式追踪	Jaeger, Zipkin

关键指标 (Golden Signals)

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   四个黄金信号                               │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Latency    响应时间 - p50, p95, p99                        │
│  Traffic    流量 - QPS, 请求数/秒                           │
│  Errors     错误率 - 5xx 比例, 失败请求                      │
│  Saturation 饱和度 - CPU, 内存, 磁盘使用率                   │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

告警规则示例

# Prometheus 告警规则
groups:
  - name: application
    rules:
      # 高错误率告警
      - alert: HighErrorRate
        expr: rate(http_requests_total{status=~"5.."}[5m]) / rate(http_requests_total[5m]) > 0.05
        for: 5m
        labels:
          severity: critical
        annotations:
          summary: "高错误率: {{ $value | humanizePercentage }}"

      # 高延迟告警
      - alert: HighLatency
        expr: histogram_quantile(0.95, rate(http_request_duration_seconds_bucket[5m])) > 1
        for: 5m
        labels:
          severity: warning
        annotations:
          summary: "P95 延迟超过 1s"

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基础设施即代码 (IaC)

工具	用途	关键原则
Terraform	基础设施编排	声明式、模块化、环境隔离
Ansible	配置管理	幂等性、Playbook 可复用
Scripts	部署/回滚	deploy.sh + rollback.sh 成对

目录结构和 Terraform 示例详见 ci-cd.md。

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安全最佳实践

镜像安全

# ✅ 使用特定版本，非 latest
FROM node:20-alpine

# ✅ 以非 root 用户运行
RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup
USER appuser

# ✅ 扫描漏洞
# docker scan myimage:tag

密钥管理

方案	适用场景	工具
环境变量	开发/简单部署	.env 文件
密钥管理服务	生产环境	AWS Secrets Manager, Vault
K8s Secrets	Kubernetes	kubectl create secret

# 创建 K8s Secret
kubectl create secret generic app-secrets \
  --from-literal=db-password=mysecretpassword \
  --from-literal=api-key=myapikey

网络安全

# 网络策略示例 - 只允许特定来源访问
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: api-network-policy
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: api
  ingress:
    - from:
        - podSelector:
            matchLabels:
              app: frontend
      ports:
        - port: 8080

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日志管理

结构化日志

{
  "timestamp": "2025-01-23T10:00:00Z",
  "level": "info",
  "service": "user-service",
  "traceId": "abc123",
  "message": "用户登录成功",
  "userId": "user_456",
  "duration": 45,
  "environment": "production"
}

日志级别指南

级别	用途	生产环境
DEBUG	详细调试信息	关闭
INFO	正常操作事件	开启
WARN	潜在问题	开启
ERROR	错误但可恢复	开启
FATAL	致命错误	开启

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平台专属内容

详细的平台专属实现请参考：

• Docker: docker.md - 容器化、Compose、镜像优化
• CI/CD: ci-cd.md - GitHub Actions、GitLab CI

💡 Kubernetes 基础概念已包含在本文件中（部署策略、网络策略等），如需深入学习请参考官方文档。

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最佳实践

1. 配置外部化 - 不在代码中硬编码配置
2. 无状态设计 - 应用实例可随时销毁重建
3. 健康检查 - 配置 liveness 和 readiness 探针
4. 优雅终止 - 处理 SIGTERM 信号，完成进行中的请求
5. 日志标准化 - 结构化日志，统一格式
6. 监控告警 - 关键指标监控，及时告警
7. 回滚能力 - 保留多个版本，支持快速回滚
8. 安全扫描 - 镜像漏洞扫描，依赖检查
9. 资源限制 - 设置 CPU/内存限制，防止资源耗尽
10. 文档完善 - 记录部署流程和故障处理

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Maintenance

• Sources: 12-Factor App, CNCF, 各云平台文档
• Last updated: 2025-01-23
• Pattern: 通用原则 + 按需加载平台专属

记住: DevOps 的目标是自动化一切可重复的操作——手动步骤越少，出错概率越低。