Jenkins教學：告別手動部署，全面掌握 Docker 與 CI/CD 整合

在當今快速變化的軟體開發領域，微服務架構與敏捷開發模式已成為主流。為了應對頻繁的功能更新、修復與部署需求，自動化成為了提升開發團隊效率與軟體品質的關鍵。持續整合（Continuous Integration, CI）與持續交付/部署（Continuous Deployment, CD）不僅是一種技術，更是一種開發文化的核心實踐。

在這套實踐中，jenkins jenkins 扮演了不可或不可或缺的靈魂角色。它是一款功能強大且極具擴展性的開源自動化伺服器，由 Java 撰寫而成，其前身為昇陽電腦（Sun Microsystems）的 Hudson 專案。憑藉其活躍的社群與數以千計的插件，Jenkins 能夠協助開發人員自動化處理從程式碼提交、建置、測試到最終產品部署的整個生命週期。

本篇文旨在提供一份詳盡且深入的 Jenkins 教學，無論您是初次接觸 CI/CD 的新手，還是希望深化 Jenkins 使用技巧的開發者，都能從中獲益。我們將從核心概念出發，涵蓋安裝設定、專案實作，並逐步引導您建構從簡單到複雜的自動化 Pipeline，最終輔以常見問答集，為您的 Jenkins 學習之旅提供全方位的指引。

Jenkins 與 CI/CD 核心概念

什麼是 Jenkins？

簡單來說，Jenkins 是一個自動化伺服器。它的核心任務是監控並執行一系列重複性的軟體開發任務，將原本需要人工介入的繁瑣步驟轉化為自動化流程。當開發人員將程式碼提交到版本控制系統（如 Git）時，Jenkins 能夠自動觸發後續的一系列動作，例如：

1. 程式碼拉取 (Checkout): 從 Git、SVN 等版本控制系統拉取最新的程式碼。
2. 編譯與建置 (Build): 執行如 Maven、Gradle、npm 等建置工具，將原始碼編譯成可執行的應用程式或套件。
3. 自動化測試 (Test): 執行單元測試、整合測試等，確保產品品質。
4. 程式碼品質分析 (Code Analysis): 整合 SonarQube 等工具，檢測潛在的 bug、安全漏洞和程式碼風格問題。
5. 封裝與部署 (Package & Deploy): 將建置好的應用程式封裝成 Docker 映像檔，並執行自動化部署到開發、測試或生產環境。

為何選擇 Jenkins？

市面上有許多 CI/CD 工具，但 Jenkins 之所以能歷久不衰，穩坐龍頭地位，主要歸功於以下幾點優勢：

• 開源與龐大社群： Jenkins 完全免費，並擁有全球最活躍的開發者社群之一。這意味著快速的版本迭代、豐富的學習資源以及遇到問題時容易找到解決方案。
• 強大的插件生態系： Jenkins 的核心功能精簡，但其強大之處在於擁有超過一千種以上的插件。無論您使用何種程式語言、框架、雲端平台或工具，幾乎都能找到對應的插件來進行無縫整合。
• 高度靈活性與可擴展性： Jenkins 不僅支援傳統的 Freestyle 專案（透過網頁 UI 設定），更推崇使用 Jenkinsfile 進行「Pipeline-as-Code」（流程即程式碼）的實踐，讓 CI/CD 流程本身也能被版本控制、審核與重用。任何修改都會留下紀錄。
• 分散式建置能力： 透過 Controller-Agent（早期稱為 Master-Slave）架構，Jenkins 可以將建置任務分派到多台代理機器（Agent）上執行。這不僅解決了單一主機的效能瓶頸，還能為不同專案提供隔離且乾淨的建置環境，有效應對大規模團隊的協作需求。
• 視覺化流程與報告： Jenkins Pipeline 提供直觀的階段視圖（Stage View），讓團隊成員能清楚了解每次建置的進度與結果。測試報告、程式碼覆蓋率等也可以透過圖形化方式呈現，一目了然。

安裝與初始設定

安裝 Jenkins 前，請確保您的系統已安裝 Java Development Kit (JDK)。根據近期 Jenkins 與其生態系工具（如 SonarQube）的要求，建議安裝 OpenJDK 17 或更新版本。

安裝方式選擇

您可以根據需求選擇最適合的安裝方式：

1. Docker 容器化部署（推薦）

這是現代開發環境中最推薦的方式，它能提供一個乾淨、隔離且易於管理的運行環境。

docker run -u root --rm -d \
  -p 8080:8080 \
  -p 50000:50000 \
  -v jenkins_home:/var/jenkins_home \
  -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \
  jenkinsci/blueocean

指令解析：

• -p 8080:8080: 將本機的 8080 連接埠映射到容器的 8080 連接埠（Jenkins Web 介面）。
• -p 50000:50000: 映射 Agent 連線用的連接埠。
• -v jenkins_home:/var/jenkins_home: 將 Jenkins 的主目錄掛載到本機的 Docker volume，確保容器重啟後資料（如設定、專案）不會遺失。
• -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock: 允許 Jenkins 容器內部直接呼叫宿主機的 Docker，以便在 Pipeline 中執行 docker build、docker run 等指令。
• jenkinsci/blueocean: 使用官方推薦的映像檔，內建了更現代化的 Blue Ocean 操作介面。

2. 使用作業系統套件庫

您也可以在 Linux 系統上透過套件管理員進行安裝。除了這種方式，官網也提供獨立的安裝檔供下載。以 Ubuntu 為例：

# 安裝 OpenJDK 17
sudo apt update
sudo apt install openjdk-17-jre

# 添加 Jenkins PPA 並安裝
curl -fsSL https://pkg.jenkins.io/debian-stable/jenkins.io-2023.key | sudo tee \
  /usr/share/keyrings/jenkins-keyring.asc > /dev/null
echo deb [signed-by=/usr/share/keyrings/jenkins-keyring.asc] \
  https://pkg.jenkins.io/debian-stable binary/ | sudo tee \
  /etc/apt/sources.list.d/jenkins.list > /dev/null
sudo apt-get update
sudo apt-get install jenkins

首次啟動與解鎖

安裝完成後，在瀏覽器中開啟 http://您的主機IP:8080。

1. 解鎖 Jenkins： 畫面會提示您輸入初始管理員密碼。請在伺服器上執行以下指令取得密碼，並貼到網頁中。
   • 若使用 Docker，執行 docker logs <容器名稱或ID>，密碼會顯示在日誌中。
   • 若使用套件安裝，執行 sudo cat /var/lib/jenkins/secrets/initialAdminPassword。
2. 安裝插件： 選擇「安裝建議的插件 (Install suggested plugins)」。Jenkins 會自動安裝最常用的一系列插件，如 Git、Pipeline 等。
3. 建立第一位管理員使用者： 設定您的管理員帳號與密碼，即可完成初始設定，並進入 Jenkins 主畫面。

實戰演練：建構你的第一個 Pipeline

Jenkins 提供了多種專案類型，其中最主要的是 Freestyle project 和 Pipeline。

特性	Freestyle (自由風格) 專案	Pipeline (管線) 專案
設定方式	透過網頁 UI 介面點擊與填寫表單	透過撰寫 Jenkinsfile 腳本 (Groovy 語法)
核心理念	UI-Driven (使用者介面驅動)	Code-Driven (程式碼驅動)
優點	直觀易上手，適合簡單、固定的任務	流程即程式碼 (Pipeline-as-Code)，可版本控制、可重用、可審核、更強大靈活
缺點	不易版本控制，複製與遷移複雜	需要學習 Groovy 語法，有一定學習曲線
適用場景	簡單的自動化工作	所有正式的 CI/CD 流程，特別是複雜的多階段流程

我們強烈建議所有新的 CI/CD 工作都使用 Pipeline 專案，這是現代 Jenkins 的最佳實踐。

Lab 1: 建立第一個 Pipeline 專案

我們將以一個簡單的 Python Flask 專案為例，將其打包成 Docker 映像檔並執行，最終交付給客戶。

準備工作：
在您的 GitHub 建立一個新的 Repository，並加入以下兩個檔案：

app.py

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello, Jenkins Pipeline!'

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True, host='0.0.0.0')

Dockerfile

FROM python:3.9-slim
WORKDIR /app
COPY . .
RUN pip install Flask
CMD ["python", "app.py"]

Lab 2: 撰寫 Jenkinsfile

在您的專案根目錄下，建立一個名為 Jenkinsfile 的檔案（沒有副檔名），這個檔案就是一份純文字文件。並貼上以下內容：

// pipeline 關鍵字宣告了這是一個宣告式的 Pipeline，其語法結構受到許多英美開發者的喜愛
pipeline {
    agent any // 指定此 pipeline 可在任何可用的 agent 上執行

    stages {
        stage('Checkout') { // 第一階段：拉取程式碼
            steps {
                git 'https://github.com/您的帳號/您的專案.git' // 替換成您的專案 URL
            }
        }
        stage('Build Docker Image') { // 第二階段：建置 Docker 映像檔
            steps {
                script {
                    def imageName = "my-flask-app:${env.BUILD_NUMBER}"
                    sh "docker build -t ${imageName} ."
                }
            }
        }
        stage('Run Docker Container') { // 第三階段：執行 Docker 容器
            steps {
                script {
                    def imageName = "my-flask-app:${env.BUILD_NUMBER}"
                    // 先停止並移除同名舊容器，避免衝突
                    sh "docker stop my-flask-container || true"
                    sh "docker rm my-flask-container || true"
                    sh "docker run -d --name my-flask-container -p 5000:5000 ${imageName}"
                }
            }
        }
        stage('Smoke Test') { // 第四階段：執行簡易的測試程式
            steps {
                sh 'sleep 5' // 等待容器啟動
                sh 'curl http://localhost:5000'
            }
        }
    }
    post { // 後置處理：無論成功或失敗都會執行的步驟
        always {
            echo 'Pipeline finished. Cleaning up...'
            sh "docker stop my-flask-container || true"
            sh "docker rm my-flask-container || true"
        }
    }
}

Lab 3: 在 Jenkins 中建立 Pipeline 專案

1. 回到 Jenkins 儀表板，點擊左側「新增作業 (New Item)」。
2. 輸入專案名稱（例如 my-first-pipeline），選擇「Pipeline」，然後點擊「OK」。
3. 在設定頁面，向下捲動到 Pipeline 區塊。
4. 將 Definition 欄位從 “Pipeline script” 改為 “Pipeline script from SCM”。
5. 在 SCM 欄位選擇 “Git”。
6. 在 Repository URL 填入您的專案 Git URL。
7. 確保 Branch Specifier 是 */main 或您主要分支的名稱。
8. Script Path 保持預設的 Jenkinsfile 即可，這代表 Jenkins 會在專案的根位置尋找此檔案。
9. 點擊「儲存 (Save)」。

現在，點擊左側選單的「馬上建置 (Build Now)」，Jenkins 將會自動從您的 Git 倉庫拉取 Jenkinsfile 並執行其中定義的 CI/CD 過程！您可以在 Stage View 中看到每個階段的執行狀況。

常見問答集 (FAQ)

問：什麼是 Jenkins？

答：Jenkins 是一種以 Java 撰寫的開源持續整合工具。它是一個自動化伺服器，提供適用於軟體開發的自訂整合服務，可自動化處理建置、測試與部署等重複性任務。

問：為什麼要使用 Jenkins？

答：使用 Jenkins 可以加速軟體開發生命週期 (SDLC)。它能讓您在各種環境中整合建置、部署與測試，有效縮短開發人員的等待時間，並減少人為錯誤。因為能夠實現持續整合，Jenkins 非常適合 DevOps 與敏捷開發模式。

問：為什麼要在 AWS 上執行 Jenkins？

答：AWS 提供可靠、可擴展且安全的基礎設施資源，非常適合執行 Jenkins。在 AWS 上執行 Jenkins，您只需按實際用量付費，還可隨著您的特定需求垂直或水平擴展容量。

問：使用 Jenkins 的費用是多少？

答：Jenkins 本身是免費的開源軟體。您只需要為執行 Jenkins 的底層基礎設施（如 AWS EC2 執行個體、儲存等）支付費用。

問：如何保護 Jenkins 的安全？

答：應至少採取以下措施：

1. 網路層級： 使用雲端平台的安全群組（或防火牆），將存取範圍限制在必要的 IP 地址。
2. 應用程式層級： 為 Jenkins 使用者設定強式密碼，並啟用權限控管機制。
3. 系統層級： 定期更新 Jenkins 主程式、所有插件以及伺服器作業系統，以獲取最新的安全性修補程式。

問：如何擴展 Jenkins？

答：主要有兩種方式：

1. 垂直擴展： 增加 Jenkins Controller (Master) 主機的硬體規格（如 CPU、記憶體）。這是最直接但有其上限的方法。
2. 水平擴展： 建立 Controller-Agent（主從）架構。將建置任務分派給多台 Agent 機器執行，這是最推薦的可擴展方式，能有效分散負載並提供隔離的建置環境。

問：是否可在私有子網路中執行 Jenkins？

答：可以。將 Jenkins 執行個體放置在私有子網路中是更安全的做法。若要從外部網路存取，您需要配置一個負載平衡器（如 Application Load Balancer）作為公有端點；若要從企業內部資料中心存取，則需建立 VPN 或 Direct Connect 連線。

總結

Jenkins 作為 CI/CD 領域的基石，其強大與靈活性無庸置疑。透過本文的引導，您已經了解了 Jenkins 的核心價值、掌握了現代化的 Docker 安裝方式，並親手實踐了從零到一的 Pipeline-as-Code 流程。這只是 Jenkins 世界的開端，真正的威力在於將其與您專案的實際需求相結合。

我們強烈建議您深入探索「Pipeline-as-Code」的理念，將 Jenkinsfile 視為專案的一部分來管理。未來，您可以透過學習參數化建置、使用共享函式庫（Shared Libraries）來重用流程邏輯，以及整合 SonarQube、Artifactory 等更多工具，打造出更為成熟與穩健的自動化體系。自動化是一段持續優化的旅程，而 jenkins 正是這段旅程中最值得信賴的夥伴。

資料來源

• 設定Jenkins 建置伺服器
• Jenkins 介紹| 30 天入門Ansible 及Jenkins – 前言
• 手把手教你如何快速部署並設定CI/CD 環境— 透過Jenkins …