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Jenkins CI + K8s

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By KKamJi
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Jenkins CI + K8s

CloudNet@ Gasida님이 진행하는 CI/CD + ArgoCD + Vault Study 를 진행하며 학습한 내용을 공유합니다.

이번 포스트에서는 Jenkins 란 무엇인지, Jenkins를 사용한 CI(Continuous Integration) 과정에 대해 다루겠습니다.

실습 환경은 Jenkins + ArgoCD 실습 환경 구축 의 실습환경을 사용합니다.

1. Jenkins 란?

Jenkins는 오픈소스 자동화 서버입니다. 프로젝트의 Build, Test, Deploy 및 자동화를 지원하는 수백 개의 플러그인을 제공하고, 각 파이프라인의 단계별 동작에 대한 내용을 코드로 정의하여 사용할 수 있습니다.

Jenkins Home Jenkins Docs

1.1. Jenkins 핵심 특징

  • Continuous Integration and Continuous Delivery
    확장 가능한 자동화 서버로 단순 CI 서버로도, 어느 프로젝트든 CD 허브로도 활용할 수 있습니다.

  • Easy installation
    Windows, Linux, macOS 및 기타 Unix 계열 운영체제를 위한 패키지를 갖추고 있어 바로 실행 가능한 독립형 Java 기반 프로그램입니다.

  • Easy configuration
    웹 인터페이스로 손쉽게 설정 및 구성할 수 있으며, 즉석 오류 검사와 내장 도움말을 포함합니다.

  • Plugins
    업데이트 센터의 수백 개 플러그인으로 CI/CD 툴체인의 거의 모든 도구와 통합됩니다.

  • Extensible
    플러그인 아키텍처를 통해 다양한 기능으로 확장이 가능합니다.

  • Distributed
    여러 머신으로 작업을 분산해 다양한 플랫폼에서 Build, Test, Deploy를 더 빠르게 수행할 수 있습니다.

2. Jenkins Pipeline 이란?

Jenkins Pipeline(이하 “Pipeline”)은 Jenkins에서 지속적 통합(Continuous Integration) 과 지속적 전달(Continuous Delivery) 프로세스를 구현하기 위해 제공되는 플러그인 모음(Suite of Plugins) 입니다.

즉, 애플리케이션의 빌드(Build) -> 테스트(Test) -> 배포(Deploy) 과정을 코드 형태로 정의하고 자동화할 수 있는 도구 세트입니다.

Jenkins Pipeline

Jenkins Docs - What is Jenkins Pipeline?

2.1. Jenkins Pipeline 장점

  • 코드 : 애플리케이션 CI/CD 프로세스를 코드 형식으로 작성할 수 있고, 해당 코드를 중앙 리포지터리에 저장하여 팀원과 공유 및 작업 가능
  • 내구성 : 젠킨스 서비스가 의도적으로 또는 우발적으로 재시작되더라도 문제없이 유지됨
  • 일시 중지 가능 : 파이프라인을 실행하는 도중 사람의 승인이나 입력을 기다리기 위해 중단하거나 기다리는 것이 가능
  • 다양성 : 분기나 반복, 병렬 처리와 같은 다양한 CI/CD 요구 사항을 지원

2.2. Jenkins Pipeline 용어

Jenkins Pipeline Term

  • Pipeline : 전체 빌드 프로세스를 정의하는 코드.
  • Node == Agent : 파이프라인을 실행하는 시스템
  • stages : 순차 작업 명세인 stage 들의 묶음
  • stage : 특정 단계에서 수행되는 작업들의 정의. (옵션) agents 설정
  • steps : 파이프라인의 특정 단계에서 수행되는 단일 작업을 의미.
  • post : 빌드 후 조치, 일반적으로 stages 작업이 끝난 후 추가적인 steps/step
  • Directive : environment, parameters, triggers, input, when - Docs
    • environment (key=value) : 파이프라인 내부에서 사용할 환경변수
    • parameters : 입력 받아야할 변수를 정의 - Type(string, text, choice, password …)
    • when : stage 를 실행 할 조건 설정

2.3. Jenkins Pipeline의 3가지 구성 형태

  • Pipeline script : 일반적인 방식으로 Jenkins 파이프라인을 생성하여 Shell Script를 직접 생성하여 빌드하는 방식
  • Pipeline script from SCM : 사전 작성한 JenkinsFile을 형상관리 저장소에 보관하고, 빌드 시작 시 파이프라인 프로젝트에서 호출 실행하는 방식
    • In SCM - you can write a Jenkinsfile manually, which you can commit to your project’s source control repository.

Jenkins Pipeline From SCM

  • Blue Ocean 기반 : UI기반하여 시각적으로 파이프라인을 구성하면, JenkinsFile이 자동으로 생성되어 실행되는 방식
    • Through Blue Ocean - after setting up a Pipeline project in Blue Ocean, the Blue Ocean UI helps you write your Pipeline’s Jenkinsfile and commit it to source control.

Blue Ocean

Jenkins Docs - Pipeline Run Details View

2.4. 파이프라인 2가지 구문 : 선언형 파이프라인(권장)과 스크립트형 파이프라인

  • 선언형 파이프라인 : 쉽게 작성 가능, 최근 문법이고 젠킨스에서 권장하는 방법, step 필수!
  • 스크립트형 파이프라인 : 커스텀 작업에 용이, 복잡하여 난이도가 높음, step은 필수 아님

Scripted vs Declarative Pipeline

Scripted vs Declarative Pipeline

2.4.1. Declarative Pipeline 예시

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pipeline {
    agent any     # Execute this Pipeline or any of its stages, on any available agent.
    stages {
        stage('Build') {   # Defines the "Build" stage.
            steps {
                //         # Perform some steps related to the "Build" stage.
            }
        }
        stage('Test') { 
            steps {
                // 
            }
        }
        stage('Deploy') { 
            steps {
                // 
            }
        }
    }
}

2.4.2. Scripted Pipeline 예시

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node {                  # Execute this Pipeline or any of its stages, on any available agent.
    stage('Build') {    # Defines the "Build" stage. stage blocks are optional in Scripted Pipeline syntax. However, implementing stage blocks in a Scripted Pipeline provides clearer visualization of each stage's subset of tasks/steps in the Jenkins UI.
        //              # Perform some steps related to the "Build" stage.
    }
    stage('Test') { 
        // 
    }
    stage('Deploy') { 
        // 
    }
}

3. Jenkins CI + Kubernetes

3.1. Jenkins Plugin 설치 및 자격증명 설정

3.1.1. Jenkins Plugin 설치

Jenkins Install Plugins

Jenkins 관리 -> Plugins

Jenkins Install Plugins - 2

Available plugins -> Search available plugins -> 아래 3개 플러그인 선택 -> Install

  1. Pipeline Stage View
  2. Docker Pipeline
  3. Gogs

3.1.2. Jenkins Credential 설정

Jenkins 관리 -> Credentials -> System -> Global credentials -> Add Credentials

  1. Gogs Repo 자격증명 설정 : gogs-crd
    • Kind : Username with password
    • Username : devops
    • Password : **
    • ID : gogs-crd

Jenkins Credential - gogs-crd

  1. 도커 허브 자격증명 설정 : dockerhub-crd
    • Kind : Username with password
    • Username : *<도커 계정명="">*
    • Password : *<도커 계정="" 암호="" 혹은="" 토큰="">*
    • ID : dockerhub-crd

Jenkins Credential - dockerhub-crd

3.2. Jenkins Item 생성(Pipeline)

Jenkins Home -> 새로운 Item(New Item) -> item type(Pipeline) item name: pipeline-ci

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pipeline {
    agent any
    environment {
        DOCKER_IMAGE = '<자신의 도커 허브 계정>/dev-app' // Docker 이미지 이름
    }
    stages {
        stage('Checkout') {
            steps {
                 git branch: 'main',
                 url: 'http://<자신의 IP>:3000/devops/dev-app.git',  // Git에서 코드 체크아웃
                 credentialsId: 'gogs-crd'  // Credentials ID
            }
        }
        stage('Read VERSION') {
            steps {
                script {
                    // VERSION 파일 읽기
                    def version = readFile('VERSION').trim()
                    echo "Version found: ${version}"
                    // 환경 변수 설정
                    env.DOCKER_TAG = version
                }
            }
        }
        stage('Docker Build and Push') {
            steps {
                script {
                    docker.withRegistry('https://index.docker.io/v1/', 'dockerhub-crd') {
                        // DOCKER_TAG 사용
                        def appImage = docker.build("${DOCKER_IMAGE}:${DOCKER_TAG}")
                        appImage.push()
                        appImage.push("latest")
                    }
                }
            }
        }
    }
    post {
        success {
            echo "Docker image ${DOCKER_IMAGE}:${DOCKER_TAG} has been built and pushed successfully!"
        }
        failure {
            echo "Pipeline failed. Please check the logs."
        }
    }
}

생성 후 지금 빌드 (클릭)

3.2.1. 결과 확인 1 (Jenkins Stage View)

Jenkins Stage View

3.2.2. 결과 확인 2 (Docker Hub)

Docker Hub Image Check

3.3. Kubernetes 에서 위 컨테이너 이미지를 사용하는 Deployment 배포

Private Container Repository를 사용하는 경우 Repository에 대한 자격 증명이 없을 경우 아래와 같이 ErrImagePull 문제가 발생

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# 디플로이먼트 오브젝트 배포 : 리플리카(파드 2개), 컨테이너 이미지 >> 아래 도커 계정 부분만 변경해서 배포해보자
DHUSER=<도커 허브 계정명>
DHUSER=kkankkandev

cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: timeserver
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      pod: timeserver-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        pod: timeserver-pod
    spec:
      containers:
      - name: timeserver-container
        image: docker.io/$DHUSER/dev-app:0.0.1
        livenessProbe:
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 30
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 80
            scheme: HTTP
          timeoutSeconds: 5
          failureThreshold: 3
          successThreshold: 1
EOF
watch -d kubectl get deploy,rs,pod -o wide

# 배포 상태 확인 : kube-ops-view 웹 확인
kubectl get events -w --sort-by '.lastTimestamp'
kubectl get deploy,pod -o wide
kubectl describe pod
...
Events:
  Type     Reason     Age                From               Message
  ----     ------     ----               ----               -------
  Normal   Scheduled  53s                default-scheduler  Successfully assigned default/timeserver-7cf7db8f6c-mtvn7 to myk8s-worker
  Normal   BackOff    19s (x2 over 50s)  kubelet            Back-off pulling image "docker.io/gasida/dev-app:latest"
  Warning  Failed     19s (x2 over 50s)  kubelet            Error: ImagePullBackOff
  Normal   Pulling    4s (x3 over 53s)   kubelet            Pulling image "docker.io/gasida/dev-app:latest"
  Warning  Failed     3s (x3 over 51s)   kubelet            Failed to pull image "docker.io/gasida/dev-app:latest": failed to pull and unpack image "docker.io/gasida/dev-app:latest": failed to resolve reference "docker.io/gasida/dev-app:latest": pull access denied, repository does not exist or may require authorization: server message: insufficient_scope: authorization failed
  Warning  Failed     3s (x3 over 51s)   kubelet            Error: ErrImagePull

3.4. Kubernetes 에서 위 컨테이너 이미지를 사용하는 Deployment 배포 - 문제해결

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# k8s secret : 도커 자격증명 설정 
kubectl get secret -A  # 생성 시 타입 지정

DHUSER=<도커 허브 계정>
DHPASS=<도커 허브 암호 혹은 토큰>
echo $DHUSER $DHPASS

kubectl create secret docker-registry dockerhub-secret \
  --docker-server=https://index.docker.io/v1/ \
  --docker-username=$DHUSER \
  --docker-password=$DHPASS

# 확인 : base64 인코딩 확인
kubectl get secret
kubectl get secrets -o yaml | kubectl neat  
kubectl get secret dockerhub-secret -o jsonpath='{.data.\.dockerconfigjson}' | base64 -d | jq

# Deployment Object Upgrade: imagePullSecrets 추가
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: timeserver
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      pod: timeserver-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        pod: timeserver-pod
    spec:
      containers:
      - name: timeserver-container
        image: docker.io/$DHUSER/dev-app:0.0.1
        livenessProbe:
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 30
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 80
            scheme: HTTP
          timeoutSeconds: 5
          failureThreshold: 3
          successThreshold: 1
      imagePullSecrets:
      - name: dockerhub-secret
EOF
watch -d kubectl get deploy,rs,pod -o wide

# 확인
kubectl get events -w --sort-by '.lastTimestamp'
kubectl get deploy,pod
# NAME                         READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
# deployment.apps/timeserver   2/2     2            2           8m39s

# NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
# pod/timeserver-7cb6bcdf75-8tnx9   1/1     Running   0          29s
# pod/timeserver-7cb6bcdf75-cmwxx   1/1     Running   0          90s

3.5. 배포한 Deployment 외부 노출 (Publish)

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# 서비스 생성
##############################################################
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: timeserver
spec:
  selector:
    pod: timeserver-pod
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    protocol: TCP
    nodePort: 30000
  type: NodePort
EOF

##############################################################
# 서비스 및 endpoint 확인
##############################################################
kubectl get service,ep timeserver -owide
# NAME                 TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
# service/timeserver   NodePort   10.96.142.254   <none>        80:30000/TCP   9s    pod=timeserver-pod

# NAME                   ENDPOINTS                     AGE
# endpoints/timeserver   10.244.1.5:80,10.244.1.6:80   9s

##############################################################
# Service(NodePort)로 접속 확인 "노드IP:NodePort"
##############################################################
curl http://127.0.0.1:30000
# The time is 4:09:35 PM, VERSION 0.0.1
# Server hostname: timeserver-7cb6bcdf75-8tnx9
curl http://127.0.0.1:30000
# The time is 4:09:35 PM, VERSION 0.0.1
# Server hostname: timeserver-7cb6bcdf75-cmwxx
curl http://127.0.0.1:30000/healthz
# Healthy



# 반복 접속 해두기 : 부하분산 확인
while true; do curl -s --connect-timeout 1 http://127.0.0.1:30000 ; sleep 1 ; done
for i in {1..100};  do curl -s http://127.0.0.1:30000 | grep name; done | sort | uniq -c | sort -nr

# 파드 복제복 증가 : service endpoint 대상에 자동 추가
kubectl scale deployment timeserver --replicas 4
kubectl get service,ep timeserver -owide

# 반복 접속 해두기 : 부하분산 확인
while true; do curl -s --connect-timeout 1 http://127.0.0.1:30000 ; sleep 1 ; done
for i in {1..100};  do curl -s http://127.0.0.1:30000 | grep name; done | sort | uniq -c | sort -nr

3.6. 현재 Application Update (Kubernetes Deploying an application with Jenkins)

이번에는 현재 배포한 Sample Application을 새 버전(0.0.2) 태그로 컨테이너 이미지를 빌드 후 컨테이너 저장소(Docker Hub) Push -> Kubernetes Deployment 업데이트를 해보겠습니다. (수동)

Jenkins CI Overview

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# gogs 컨테이너진입
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sudo docker exec -it gogs bash

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# 태그 변경
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cd /data/dev-app

# 현재 버전 확인
grep -R "0.0.1" .
# ./VERSION:0.0.1
# ./server.py:                response_string = now.strftime("The time is %-I:%M:%S %p, VERSION 0.0.1\n")


# VERSION 변경 : 0.0.2
# server.py 변경 : 0.0.2
sed -i 's/0\.0\.1/0\.0\.2/g' ./*

# 버전 변경 확인 및 git add commit push
grep -R "0.0.2" VERSION server.py
# ./VERSION:0.0.2
# ./server.py:                response_string = now.strftime("The time is %-I:%M:%S %p, VERSION 0.0.2\n")

git add . && git commit -m "VERSION $(cat VERSION) Changed" && git push -u origin main

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# Jenkins 접속 후 지금 빌드 실행 (수동)
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# eth0번 IP 변수 저장
IP=$(ip addr show eth0 | grep 'inet ' | awk '{print $2}' | cut -d'/' -f1)

# Mac의 open 명령어와 비슷한 동작을 위한 alias 설정
alias open='powershell.exe -NoProfile -Command Start-Process'

# Jenkins 접속 -> 아까 생성한 pipeline-ci 에서 '지금 빌드' 실행
open http://$IP:8080

##############################################################
# Kubernetes Deployment 이미지 수정
##############################################################
# 반복 접속 해두기 : 부하분산 확인
while true; do curl -s --connect-timeout 1 http://127.0.0.1:30000 ; sleep 1 ; done
for i in {1..100};  do curl -s http://127.0.0.1:30000 | grep name; done | sort | uniq -c | sort -nr

# 이미지 변경
kubectl set image deployment timeserver timeserver-container=$DHUSER/dev-app:0.0.2 && watch -d "kubectl get deploy,ep timeserver -owide; echo; kubectl get rs,pod"

# 롤링 업데이트 확인
watch -d kubectl get deploy,rs,pod,svc,ep -owide
kubectl get deploy,rs,pod,svc,ep -owide

# kubectl get deploy $DEPLOYMENT_NAME
kubectl get deploy timeserver
kubectl get pods -l pod=timeserver-pod

# 변경 확인 (아까 실행한 명령어 0.0.1 -> 0.0.2)
while true; do curl -s --connect-timeout 1 http://127.0.0.1:30000 ; sleep 1 ; done
# Server hostname: timeserver-7cb6bcdf75-8tnx9
# The time is 5:27:49 PM, VERSION 0.0.1
# Server hostname: timeserver-7cb6bcdf75-cmwxx
# The time is 5:27:50 PM, VERSION 0.0.1
# Server hostname: timeserver-7cb6bcdf75-8tnx9
# The time is 5:27:51 PM, VERSION 0.0.2
# Server hostname: timeserver-86c98b478c-xt5gt
# The time is 5:27:52 PM, VERSION 0.0.2

3.7. Gogs Webhooks 설정: Jenkins Job Trigger

gogs 의 /data/gogs/conf/app.ini 파일 수정 후 컨테이너 재기동 - issue

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# gogs 컨테이너 진입
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sudo docker exec -it gogs bash

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# /data/gogs/conf/app.ini 파일 편집
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[security]
INSTALL_LOCK = true                         
SECRET_KEY   = 8Idn7RM0joCQ5Qa
LOCAL_NETWORK_ALLOWLIST = 172.28.8.232 # 각자 자신의 IP 추가

##############################################################
# gogs 컨테이너 탈출
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exit

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# gogs 컨테이너 재가동
##############################################################
sudo docker compose restart gogs

Jenkins job Trigger - [dev-app] - Setting → Webhooks → Gogs 클릭

  • Payload URL : http://172.28.8.232:8080/gogs-webhook/?job=**SCM-Pipeline**/ # 각자 자신의 IP
  • Content Type : application/json
  • Secret : asdasd123
  • When should this webhook be triggered? : Just the push event
  • Active : Check

=> Add webhook 클릭 -> Test Delivery 시도 시, 현재는 Jenkins 미설정 상태로 404 실패

Gogs - Add Webhook

Webhook 설정

Gogs - Check Webhook

생성한 Webhook 확인

3.8. Jenkins Item 생성(Pipeline Name - SCM-Pipeline)

  • GitHub project : http://***자신의 IP>***:3000/***<Gogs 계정명>***/dev-app ← .git 은 제거
    • GitHub project : http://172.28.8.232:3000/devops/dev-app
  • Use Gogs secret : asdasd123
  • Triggers : Build when a change is pushed to Gogs 체크
  • Pipeline script from SCM
    • SCM : Git
      • Repo URL(http://***자신의 IP***:3000/***<Gogs 계정명>***/dev-app)
      • Credentials(devops/***)
      • Branch(*/main)
    • Script Path : Jenkinsfile

Jenkins Item Configuration - GitHub project & Use Gogs Secret Jenkins Item Configuration - Triggers Jenkins Item Configurtaion - Pipeline

3.9. Jenkinsfile 작성 후 git push

Jenkins CI Workflow

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# gogs 컨테이너 진입
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sudo docker exec -it gogs bash

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# 태그 변경
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cd /data/dev-app

# 현재 버전 확인
grep -R "0.0.2" VERSION server.py
# ./VERSION:0.0.2
# ./server.py:                response_string = now.strftime("The time is %-I:%M:%S %p, VERSION 0.0.2\n")


# VERSION 변경 : 0.0.3
# server.py 변경 : 0.0.3
sed -i 's/0\.0\.2/0\.0\.3/g' VERSION server.py

# 버전 변경 확인 및 git add commit push
grep -R "0.0.3" VERSION server.py
# ./VERSION:0.0.3
# ./server.py:                response_string = now.strftime("The time is %-I:%M:%S %p, VERSION 0.0.3\n")

##############################################################
# Jenkinsfile 생성
##############################################################
# Jenkinsfile
pipeline {
  agent any
  environment {
    DOCKER_IMAGE = 'kkankkandev/dev-app'
  }
  stages {
    stage('Checkout') {
      steps {
        git branch: 'main',
            url: 'http://172.28.8.232:3000/devops/dev-app.git',
            credentialsId: 'gogs-crd'
      }
    }
    stage('Read VERSION') {
      steps {
        script {
          def version = readFile('VERSION').trim()
          if (!version) { error 'VERSION is empty' }
          env.DOCKER_TAG = version
          echo "IMAGE=${env.DOCKER_IMAGE}:${env.DOCKER_TAG}"
        }
      }
    }
    stage('Docker Build and Push') {
      steps {
        script {
          docker.withRegistry('https://index.docker.io/v1/', 'dockerhub-crd') {
            def imageRef = "${env.DOCKER_IMAGE}:${env.DOCKER_TAG}"
            def appImage = docker.build(imageRef)
            appImage.push()
            appImage.push('latest')
          }
        }
      }
    }
  }
  post {
    success { echo "Pushed ${env.DOCKER_IMAGE}:${env.DOCKER_TAG}" }
    failure { echo 'Pipeline failed. Check logs.' }
  }
}

##############################################################
# 변경된 내용 git push
##############################################################
git add . && git commit -m "VERSION $(cat VERSION) Changed" && git push -u origin main

3.10. WebHook 기록, Jenkins 트리거 빌드 확인 및 Container Image 확인

Gogs Webhook History Check

Gogs Webhook 기록

Jenkins Trigger Build Check

Jenkins Trigger Build

Docker Hub 0.0.3 Container Iamge

Docker Hub 0.0.3 버전 컨테이너 이미지 확인

3.11. Kubernetes 에 신규 버전 컨테이너 이미지 적용

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DHUSER=<도커 허브 계정>

DHUSER=kkankkandev

# 신규 버전 적용
kubectl set image deployment timeserver timeserver-container=$DHUSER/dev-app:0.0.3 && while true; do curl -s --connect-timeout 1 http://127.0.0.1:30000 ; sleep 1 ; done
# Server hostname: timeserver-86c98b478c-xt5gt
# The time is 6:29:39 PM, VERSION 0.0.2
# Server hostname: timeserver-86c98b478c-fqnrm
# The time is 6:29:40 PM, VERSION 0.0.2
# Server hostname: timeserver-86c98b478c-p9jfl 
# The time is 6:29:41 PM, VERSION 0.0.3          # 0.0.3 으로 변경 확인
# Server hostname: timeserver-75d88bc86d-9fxxb
# The time is 6:29:42 PM, VERSION 0.0.3


# 확인
watch -d "kubectl get deploy,ep timeserver; echo; kubectl get rs,pod"

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Written with KKamJi

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