Docker + K8s CI/CD 自動化流水線

到目前為止，我們學會了 Docker 容器化、Docker Compose、Kubernetes 部署與監控。但每次更新版本時，如果都要手動執行 docker build、docker push、kubectl apply，不僅麻煩而且容易出錯。

CI/CD (Continuous Integration / Continuous Deployment) 就是為了解決這個問題而生。它讓你的部署流程完全自動化：

1. 開發者推送程式碼到 GitHub
2. 自動觸發建置流程
3. 自動執行測試
4. 自動建置 Docker Image 並推送到 Container Registry
5. 自動更新 Kubernetes 叢集上的部署

整個過程完全不需要人工介入！

CI/CD 架構總覽

開發者推送程式碼到 GitHub
        │
        ▼
GitHub Actions 自動觸發
        │
        ├── 1. Checkout 程式碼
        ├── 2. 執行 ESLint / 單元測試
        ├── 3. 建置 Docker Image
        ├── 4. 推送 Image 到 Container Registry (Docker Hub / GHCR)
        ├── 5. 更新 Kubernetes 部署 YAML 中的 Image Tag
        └── 6. kubectl apply 部署到 K8s 叢集
        │
        ▼
Kubernetes 自動滾動更新

第一步：建立 Container Registry

Container Registry 是存放 Docker Image 的地方，類似 GitHub 但專門存放容器映像檔。以下是常見的選擇：

| Registry | 價格 | 說明 | |----------|------|------| | Docker Hub | 免費 1 個私有 Repository | 最普及，但免費方案有限制 | | GitHub Container Registry (GHCR) | 免費、無限制 | 🏆 推薦，與 GitHub Actions 完美整合 | | Google Artifact Registry | 付費 | GCP 使用者專用 |

我們使用 GitHub Container Registry (GHCR)，因為它完全免費且與 GitHub Actions 無縫整合。

手動推送一次 Image（測試）

# 建立 Image 並標記為 GHCR 格式
# 格式：ghcr.io/<你的 GitHub 帳號>/<Image 名稱>:<版本>
docker build -t ghcr.io/your-username/my-app:latest .

# 登入 GHCR
echo $GITHUB_TOKEN | docker login ghcr.io -u your-username --password-stdin

# 推送 Image
docker push ghcr.io/your-username/my-app:latest

第二步：建立 GitHub Actions Workflow

在專案中建立 .github/workflows/deploy.yml：

name: Build & Deploy to K8s

on:
  push:
    branches:
      - main          # 只有推送到 main 分支才觸發
      - develop       # 推送到 develop 也觸發（但不部署到正式）

env:
  REGISTRY: ghcr.io
  IMAGE_NAME: ${{ github.repository }}

jobs:
  # === Job 1：測試與建置 ===
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    permissions:
      contents: read
      packages: write    # 需要寫入 GHCR 的權限

    steps:
      - name: Checkout repository
        uses: actions/checkout@v4

      - name: Set up Node.js
        uses: actions/setup-node@v4
        with:
          node-version: '20'
          cache: 'npm'

      - name: Install dependencies
        run: npm ci

      - name: Run linting
        run: npm run lint

      - name: Run tests
        run: npm test

      - name: Log in to GitHub Container Registry
        uses: docker/login-action@v3
        with:
          registry: ${{ env.REGISTRY }}
          username: ${{ github.actor }}
          password: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}

      - name: Build and push Docker image
        uses: docker/build-push-action@v5
        with:
          context: .
          push: true
          tags: |
            ${{ env.REGISTRY }}/${{ env.IMAGE_NAME }}:latest
            ${{ env.REGISTRY }}/${{ env.IMAGE_NAME }}:${{ github.sha }}

  # === Job 2：部署到 Kubernetes ===
  deploy:
    needs: build          # 等待 build Job 完成
    runs-on: ubuntu-latest
    if: github.ref == 'refs/heads/main'  # 只在 main 分支部署

    steps:
      - name: Checkout repository
        uses: actions/checkout@v4

      - name: Setup kubectl
        uses: azure/setup-kubectl@v4
        with:
          version: 'v1.28.3'

      - name: Configure K8s context
        uses: azure/k8s-set-context@v4
        with:
          kubeconfig: ${{ secrets.KUBECONFIG }}

      - name: Update image tag in deployment YAML
        run: |
          # 使用 sed 將 YAML 中的 Image Tag 更新為當前 Commit SHA
          sed -i "s|image:.*|image: ${{ env.REGISTRY }}/${{ env.IMAGE_NAME }}:${{ github.sha }}|" k8s/deployment.yaml

      - name: Deploy to Kubernetes
        run: |
          kubectl apply -f k8s/
          kubectl rollout status deployment/frontend --timeout=5m
          kubectl rollout status deployment/backend --timeout=5m

Workflow 解析

觸發條件 (on)

• 只有當 main 或 develop 分支有推送時才觸發
• 你可以根據需求設定不同的觸發條件（例如只針對特定路徑的變動）

Job 1：build

1. 檢出程式碼
2. 安裝 Node.js 並快取套件
3. 安裝相依套件 (npm ci)
4. 執行 Lint 檢查
5. 執行測試
6. 登入 GHCR
7. 建置 Docker Image 並推送（同時推送 latest 和 commit SHA 兩個標籤）

Job 2：deploy

1. 等待 build 成功
2. 設定 kubectl
3. 設定 K8s 連線資訊（使用 KUBECONFIG Secret）
4. 更新部署 YAML 中的 Image 版本
5. 部署到 K8s 並監控滾動更新狀態

第三步：設定 GitHub Secrets

為了安全起見，我們不應該將 K8s 連線資訊直接寫在程式碼中。請到 GitHub Repository 的 Settings → Secrets and variables → Actions 新增以下 Secret：

| Secret 名稱 | 說明 | 取得方式 | |------------|------|---------| | KUBECONFIG | K8s 叢集的 kubeconfig 檔案內容 | 從你的 .kube/config 複製，或是從雲端服務商下載 |

取得 KUBECONFIG

# DigitalOcean
 doctl kubernetes cluster kubeconfig show my-cluster

# 或是直接查看本機的 kubeconfig
cat ~/.kube/config

# 複製內容後貼到 GitHub Secrets 中

⚠️ 安全提醒：Kubeconfig 包含了叢集的管理員憑證，請絕對不要將它提交到 GitHub Repository 中！一定要使用 GitHub Secrets。

第四步：進階 CI/CD 技巧

1. 多環境部署（Staging / Production）

你可以設定兩個 Workflow，分別部署到測試與正式環境：

on:
  push:
    branches:
      - develop    # 自動部署到 Staging
      - main       # 自動部署到 Production

在 Workflow 中根據分支名稱動態切換 K8s 設定檔。

2. Database Migration 自動化

在部署新版本之前，自動執行資料庫 Migration：

- name: Run database migration
  run: |
    kubectl exec deployment/backend -- alembic upgrade head

3. 自動 Rollback（部署失敗時）

如果滾動更新失敗，自動回滾到上一個版本：

- name: Deploy to Kubernetes
  run: |
    kubectl apply -f k8s/ || \
      (echo "Deployment failed, rolling back..." && \
       kubectl rollout undo deployment/frontend && \
       exit 1)

完整 CI/CD 流程實戰演練

現在，讓我們實際跑一遍完整的 CI/CD 流程：

本地端

# 1. 開發新功能
git checkout -b feature/new-api

# 2. 修改程式碼...

# 3. 提交並推送
git add .
git commit -m "feat: add new API endpoint"
git push origin feature/new-api

GitHub Actions 自動執行

推送後，前往 GitHub Repository 的 Actions 頁面，你會看到一個新的 Workflow 正在執行。點擊進入可以看到即時的執行日誌。

驗證部署

# 當 Workflow 完成後，檢查 K8s 部署狀態
kubectl get pods
kubectl rollout status deployment/frontend

# 檢查新版本是否正確運行
kubectl logs -f -l app=frontend

使用 Vibe Coding 生成 CI/CD Workflow

不用背 YAML 語法！讓 AI 幫你產生：

**🔥 【CI/CD Workflow 詠唱範例】 ** 「請幫我產生一個 GitHub Actions Workflow： 1. 當推送到 main 或 develop 分支時觸發。 2. 使用 Node.js 20 進行 npm ci、lint 與 test。 3. 建置 Docker Image 並推送到 ghcr.io。 4. 使用 Image Tag 為 github.sha 與 latest。 5. 使用 kubectl 部署到 K8s，kubeconfig 從 GitHub Secrets 讀取。 6. 部署前先更新 deployment YAML 中的 Image Tag。 7. 部署後執行 kubectl rollout status 等待部署完成。 8. 加上超時設定與錯誤處理 (rollback)。」

本日總結

在本章中，你學到了：

1. ✅ CI/CD 核心概念：從程式碼提交到自動部署的完整流程
2. ✅ Container Registry：使用 GHCR 免費存放 Docker Image
3. ✅ GitHub Actions Workflow：完整的 build → push → deploy 流水線
4. ✅ GitHub Secrets：安全地管理 K8s 連線資訊
5. ✅ 多環境部署：Staging / Production 分離
6. ✅ 自動 Rollback：部署失敗時自動復原
7. ✅ Vibe Coding 生成技巧：用自然語言描述 CI/CD 需求

恭喜你完成了整個 Docker & Kubernetes 雲端部署實戰 課程！你現在已經具備了將任何應用容器化、部署到雲端 K8s 叢集、設定監控與自動伸縮、以及建立自動化 CI/CD 流水線的完整能力。

這些技能在市場上具有極高的價值，無論是提升接案報價、求職 DevOps 工程師，或是經營自己的 SaaS 產品，都能讓你擁有巨大的競爭優勢！