Intégration Gitlab dans Kubernetes pour automatiser ses déploiements

Depuis que j’ai migré des sites sous kubernetes, j’avais perdu l’automatisation du déploiement de mes conteneurs. Pour ce site, je modifiais donc le site et une fois le git push realisé, j’attendais que Gitlab-CI crée mon conteneur. Je récupérai alors le tag du conteneur que je mettais dans le dépôt git où je stocke mes fichiers de configuration pour kubernetes. Une fois le tag mis à jour, je pouvais procéder au déploiement de mon conteneur. Il était temps d’améliorer ce workflow.

Gitlab propose depuis un moment une intégration avec kubernetes mais je lui trouve quelques inconvénients au regard de mes besoins :

Il faut créer un compte avec un ClusterRole cluster-admin et je ne suis pas super à l’aise avec cette idée,
Il est nécessaire de déployer Helm encore en version 2 alors que je suis passé en version 3 pour les rares projets où je l’utilise,
L’ingress s’appuie sur nginx-ingress, alors que j’utilise Traefik,
Je n’ai pas l’usage des autres fonctionnalités fournies par Gitlab dans mon contexte de “cluster de test” hébergeant quelques sites et applications web.

Mon besoin pourrait se résumer à pouvoir interagir avec mon cluster au travers de kubectl et de pouvoir y déployer la nouvelle version du conteneur que je viens de créer. Cela suppose alors d’avoir 3 choses :

le binaire kubectl accessible sous la forme d’un conteneur ou directement en shell dans le runner,
un fichier kubeconfig pour m’authentifier auprès du cluster et interagir avec,
la référence de l’image docker fraichement crée par Gitlab-CI à appliquer sur un Deployment kubernetes.

Création d’un compte de service avec authentification par token

Utilisant le service managé d’OVH, je n’ai pas accès à tous les certificats du cluster permettant de créer de nouveaux comptes utilisateurs. Par ailleurs, pour les intégrations comme Gitlab, il est recommandé d’utiliser des Service Accounts. C’est ce que nous allons faire.

En plus du Service Account, il nous faut donner un rôle à notre compte pour qu’il puisse réaliser des actions sur le cluster. Par simplicité pour ce billet, je vais lui donner les droits d’admin au sein d’un namespace. Le compte de service pourra alors faire ce qu’il veut mais uniquement au sein du namespace en question. En cas de fuite du compte, les dégats potentiels sont donc moindres qu’avec un compter qui est admin global du cluster. Le rôle admin existe déjà sous kubernetes, il s’agit du ClusteRole admin mais qui est restreint à un namespace via le RoleBinding.

Créons le fichier gitlab-integtration.yml avec ces éléments :

---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: gitlab-example
  namespace: example
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: gitlab-admin
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: gitlab-example
  namespace: example

Déployons notre configuration sur le cluster :

# Apply yml file on the cluster
kubectl apply -f gitlab-integration.yml
serviceaccount/gitlab-example created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/gitlab-admin created

Pour alimenter notre fichier kubeconfig, il nous faut récupérer le token :

# Get secret's name from service account
SECRETNAME=`kubectl -n example get sa/gitlab-example -o jsonpath='{.secrets[0].name}'`
# Get token from secret, encoded in base64
TOKEN=`kubectl -n example get secret $SECRETNAME -o jsonpath='{.data.token}'`
# Decode token
CLEAR_TOKEN=`echo $TOKEN |base64 --decode`

En prenant votre fichier kubeconfig de référence, vous pouvez alors créer une copie sous le nom kubeconfig-gitlab-example.yml et l’éditer de la façon suivante :

apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: <Existing certificate in a base64 format from your original kubeconfig file>
    server: <url of your k8s http endpoint like https://localhost:6443/ >
  name: kubernetes # adjust your cluster name
contexts:
- context:
    cluster: kubernetes # adjust your cluster name
    namespace: example # adjust your namespace
    user: gitlab-example # adujust your user
  name: kubernetes-ovh # adujust your context
current-context: kubernetes-ovh # adujust your context
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: gitlab-example # adujust your user
  user:
    token: <Content of the CLEAR_TOKEN variable>

Vous pouvez tester son bon fonctionnement via :

# Fetch example resources if any:
kubectl --kubeconfig=./kubeconfig-gitlab-example.yml get all
...
# Check you can't access other namespaces information, like kube-system:
kubectl --kubeconfig=./kubeconfig-gitlab-example.yml get all -n kube-system
Error from server (Forbidden): pods is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "pods" in API group "" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): replicationcontrollers is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "replicationcontrollers" in API group "" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): services is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "services" in API group "" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): daemonsets.apps is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "daemonsets" in API group "apps" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): deployments.apps is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "deployments" in API group "apps" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): replicasets.apps is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "replicasets" in API group "apps" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): statefulsets.apps is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "statefulsets" in API group "apps" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): horizontalpodautoscalers.autoscaling is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "horizontalpodautoscalers" in API group "autoscaling" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): jobs.batch is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "jobs" in API group "batch" in the namespace "kube-system"
Error from server (Forbidden): cronjobs.batch is forbidden: User "system:serviceaccount:example:gitlab-example" cannot list resource "cronjobs" in API group "batch" in the namespace "kube-system"

Integration Gitlab : stocker le kubeconfig

Gitlab permet de stocker des variables. Dans le cas d’un fichier kubeconfig, on va vouloir ne jamais afficher son contenu dans les logs ou autre. Pour cela il est possible de masquer vos variables en respectant quelques contraintes et notamment que la valeur de la variable tienne sur une seule ligne.

Nous allons donc encoder le fichier en base64 et rajouter un argument pour que tout soit sur une seule ligne (et non pas sur plusieurs lignes par défaut):

# create a one line base64 version of kubeconfig file
cat kubeconfig-gitlab-example.yml | base64 -w 0

Copier le contenu obtenu dans une variable que nous appelerons KUBECONFIG et dont on cochera bien la case “Mask variable”. Une fois la variable sauvée, vous avez ceci :

gitlab ci masked variable

Intégration Gitlab : passer la référence de l’image au job de déploiement

Soit le fichier .gitlab-ci.yml suivant:

---
stages:
  - publish
  - image
  - deploy

publish:
  image:  $CI_REGISTRY/nsteinmetz/hugo:latest
  artifacts:
    paths:
      - public
    expire_in: 1 day
  only:
    - master
    - web
  script:
    - hugo
  stage: publish
  tags:
    - go

docker:
  stage: image
  image: docker:stable
  services:
  - docker:dind
  variables:
    DOCKER_HOST: tcp://docker:2375
    DOCKER_DRIVER: overlay2
    RELEASE_IMAGE: $CI_REGISTRY_IMAGE:$CI_COMMIT_SHORT_SHA-$CI_PIPELINE_ID-$CI_JOB_ID
  before_script:
    - docker login -u gitlab-ci-token -p $CI_JOB_TOKEN $CI_REGISTRY
  script:
    - echo "IMAGE=${RELEASE_IMAGE}" >> docker.env
    - docker build --pull -t $RELEASE_IMAGE .
    - docker push $RELEASE_IMAGE
  when: on_success
  tags:
    - go
  artifacts:
    reports:
      dotenv: docker.env

kube:
  stage: deploy
  script:
    - echo $KUBECONFIG | base64 --decode > kubeconfig
    - export KUBECONFIG=`pwd`/kubeconfig
    - sed -i -e "s|IMAGE|${IMAGE}|g" deployment.yml
    - kubectl apply -f deployment.yml
  needs:
    - job: docker
      artifacts: true
  when: on_success
  tags:
    - shell

Petite explication rapide :

l’étape publish va générer la version html du site et la stocker sous la forme d’un artefact qui sera passé aux jobs suivants,
l’étape docker va créer l’image en mettant l’artefact du job précédent dans un conteneur nginx et le publier dans la registry gitlab avec le nom suivant gitlab.registry/group/project:<short commit>-<pipeline id>-<job id>
l’étape kube va récupérer le contenu de la variable KUBECONFIG, le décoder et créer un fichier kubeconfig. On initialise la variable d’environnement KUBECONFIG pour que kubectl puisse l’utiliser. On met à jour la référence de l’image docker obtenue précédemment dans le fichier deployment.yml qui sert de modèle de déploiement. On applique le fichier obtenu sur le cluster kubernetes pour mettre à jour le déploiement.

Le point d’attention ici est que le passage de la variable RELEASE_IMAGE se fait via un dotenv qui est créé sous la forme d’un artefact à l’étape docker et est donc disponible à l’étape kube. Cela devrait être automatique mais j’ai ajouté une dépendance explicite via la directive needs. Lors de l’étape kube, le contenu du fichier docker.env est disponible sous la forme de variables d’environnement. On peut alors faire la substitution de notre placeholder par la valeur voulue dans deployment.yml.

Tout ce mécanisme est expliqué dnas la doc des variables gitlab et sur les variables d’environnement héritées. Attention, il vous faut Gitlab 13.0+ pour avoir cette fonctionnalité et en plus, il faut préalablement activer ce feature flag.

sudo gitlab-rails console
Feature.enable(:ci_dependency_variables)

En conclusion, nous avons vu comment :

Créer un compte de service (Service Account) sous kubernetes avec un rôle d’administrateur de namespace,
Stocker le fichier kubeconfig utilisant notre service account dans Gitlab sous la forme d’une variable masquée,
Passer une référence d’un job à un autre via les dotenv au niveau du job amont et les variables d’environnement au niveau du job en aval,
Récupérer le contenu de la variable kubeconfig pour créer une variable d’environnement et être en mesure d’utiliser kubectl.

Ainsi, toute mise à jour de master conduira à une mise à jour du déploiement associé au sein du cluster kubernetes et ne nécessitera plus d’interventions manuelles comme précédemment. Avec un service account lié à un namespace, on évite aussi de s’exposer inutilement en cas de fuite des identifiants.

Intégration Gitlab dans Kubernetes pour automatiser ses déploiements

Création d’un compte de service avec authentification par token

Integration Gitlab : stocker le kubeconfig

Intégration Gitlab : passer la référence de l’image au job de déploiement

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