使用 AWS CodeDeploy 实现 EC2 自动化部署与优雅停机实践指南

1. 应用场景与技术挑战

1.1. 应用场景

在现代云应用中，快速、可靠地迭代和部署软件至关重要。对于部署在Amazon EC2实例上的应用程序（如Web服务、API后端、微服务等），自动化部署是实现持续集成/持续部署（CI/CD）流程的核心环节。主要应用场景包括：

频繁的功能更新：敏捷开发团队需要每天甚至每小时多次部署新功能或修复。
环境一致性：确保开发、测试、生产等多个环境中的应用程序版本和配置保持一致。
弹性伸缩下的版本管理：在Auto Scaling Group（ASG）中，新启动的实例必须自动部署最新且正确的应用程序版本。
高可用要求：部署过程中需要最小化甚至零停机时间，以保证业务连续性。

1.2. 技术挑战

传统的EC2手动部署方式（如SSH登录、手动拉取代码、重启服务）面临着严峻的挑战：

人为错误风险高：手动操作流程繁琐，容易因疏忽导致部署失败、配置错误或环境污染。
部署耗时且效率低下：当服务实例数量增加时，手动部署变得极其耗时，无法满足快速迭代的需求。
停机时间长：简单的“停机-更新-启动”模式会导致服务中断，影响用户体验。
回滚困难：一旦新版本出现问题，手动回滚过程复杂、压力大，且难以保证快速恢复。
实例突然终止导致的问题：在使用ASG进行缩容时，EC2实例会被突然终止。这可能导致正在处理的用户请求中断、内存中的数据丢失或后台任务未完成，从而造成数据不一致或糟糕的用户体验。

2. 解决方案：AWS CodeDeploy 核心能力

AWS CodeDeploy是一项完全托管的部署服务，可自动将应用程序部署到Amazon EC2实例、本地实例、AWS Lambda或Amazon ECS服务。它使发布新功能变得更加容易，有助于避免部署期间的停机时间，并简化了应用程序更新的复杂性。

核心组件

应用程序 (Application)：CodeDeploy中的一个逻辑实体，作为部署相关组件（如部署组、修订版本）的容器。
部署组 (Deployment Group)：一组用于接收部署的EC2实例集合。可以通过实例标签、ASG名称或两者结合来定义。
部署配置 (Deployment Configuration)：定义部署期间的执行策略，如一次部署一个实例（OneAtATime）、一次部署一半实例（HalfAtATime）或蓝/绿部署（Blue/Green）。
修订版本 (Revision)：要部署的应用程序的特定版本，通常包含源代码、配置文件、Web文件以及一个appspec.yml文件。修订版本通常打包成zip或tar.gz格式，并存储在Amazon S3或GitHub中。
AppSpec 文件 (appspec.yml)：位于修订版本根目录的YAML格式文件，是CodeDeploy的“指挥中心”。它定义了部署的每个阶段（生命周期钩子）需要执行的脚本和操作。
CodeDeploy Agent：一个必须安装并运行在每个目标EC2实例上的软件包。它负责轮询CodeDeploy服务以获取部署指令，并根据appspec.yml文件执行部署任务。

3. 生产落地实践考虑

在生产环境中使用CodeDeploy时，需要考虑以下几点以确保部署的稳定、安全和高效：

高可用部署策略：优先选择滚动更新（如CodeDeployDefault.OneAtATime）或蓝/绿部署策略，以避免服务中断。蓝/绿部署通过将流量从旧环境切换到新环境来实现零停机，是生产环境的最佳实践。
健康检查与自动回滚：在部署组中配置健康检查。CodeDeploy可以在部署期间监控实例状态，一旦检测到新版本导致实例不健康，它能自动停止部署并回滚到上一个稳定版本。
IAM最小权限原则：为CodeDeploy服务本身创建一个服务角色（Service Role），并为EC2实例创建一个实例配置文件（Instance Profile）。严格遵循最小权限原则，仅授予它们执行任务所必需的权限。
日志、监控与告警：
- 部署日志：CodeDeploy Agent的日志（位于Linux上的/var/log/aws/codedeploy-agent/codedeploy-agent.log）是排查部署问题的首要入口。
- 事件监控：在CodeDeploy控制台可以查看详细的部署事件和生命周期钩子的执行状态。
- CloudWatch告警：可以为部署失败、成功或停止等事件创建Amazon CloudWatch Events规则，并设置SNS通知或触发Lambda函数，实现自动化告警。
优雅停机（Graceful Termination）：这是本文档的重点实践之一。通过配置ASG生命周期钩子与CodeDeploy的终止钩子，确保在实例缩容时，应用程序能够先完成当前任务、保存状态，然后再被终止。

4. 实践步骤一：实现EC2自动化部署（基础篇）

本节将指导您完成一个基础的“Hello World”自动化部署。

创建IAM角色：需要两个角色。
- CodeDeploy服务角色：授予CodeDeploy服务调用AWS API（如查找EC2实例）的权限。
- EC2实例配置文件：授予EC2实例从S3下载修订版本和与CodeDeploy通信的权限。
启动并配置EC2实例：
- 启动一个Amazon Linux 2实例。
- 为其附加第1步创建的EC2实例配置文件。
- 给实例打上一个明确的标签，如App:MyWebApp，以便部署组识别。
- 在“用户数据”中或通过SSH登录后，安装CodeDeploy Agent。

准备应用修订版本：

创建一个index.html文件，内容为<h1>Hello, CodeDeploy!</h1>。

创建一个appspec.yml文件，内容如下：

version: 0.0
os: linux
files:
  - source: /index.html
    destination: /var/www/html/
hooks:
  BeforeInstall:
    - location: scripts/install_dependencies.sh
      timeout: 300
      runas: root

创建一个scripts/install_dependencies.sh脚本，用于安装Web服务器：

#!/bin/bash
yum update -y
yum install -y httpd
systemctl start httpd
systemctl enable httpd

将这些文件和目录打包成一个zip文件，如MyWebApp_v1.zip。

上传修订版本到S3：创建一个S3存储桶，并将MyWebApp_v1.zip上传上去。
创建CodeDeploy应用和部署组：
- 在CodeDeploy控制台创建一个名为MyWebApp的应用程序（计算平台选择EC2/本地）。
- 在该应用下创建一个部署组，配置如下：
  - 服务角色：选择第1步创建的CodeDeploy服务角色。
  - 部署类型：选择“就地部署”（In-place）。
  - 环境配置：选择“Amazon EC2实例”，并使用第2步设置的标签（App:MyWebApp）来选择实例。
  - 部署配置：选择CodeDeployDefault.OneAtATime。
执行部署：
- 在刚创建的部署组中，点击“创建部署”。
- 指定修订版本的位置（S3桶和MyWebApp_v1.zip的路径）。
- 启动部署并观察部署流程。成功后，访问EC2的公有IP，您应该能看到“Hello, CodeDeploy!”页面。

5. 实践步骤二：配置ASG优雅停机（高级实践）

本节深入探讨原始文档的核心内容：如何利用CodeDeploy实现ASG中实例的优雅停机。

5.1. 为什么需要优雅停机？

想象一个场景：您的电商网站正在处理一个用户的订单提交，就在事务处理的关键时刻，处理该请求的EC2实例因为ASG缩容事件而被突然终止。这会导致订单失败和极差的用户体验。优雅停机机制允许您的应用程序在实例终止前：

完成进行中的任务：如完成请求处理、刷新缓存、关闭数据库连接。
排空连接：将实例从负载均衡器目标组中移除，让现有连接正常结束，同时不再接收新连接。
执行清理工作：如保存未持久化的数据、上传日志、从外部服务注销。
防止数据损坏：确保不会因突然关机而丢失或损坏数据。

5.2. 工作流程解析

下图展示了优雅停机的工作流程：

优雅停机流程图 图解：此图展示了从ASG发起缩容事件到CodeDeploy介入执行优雅停机脚本，再到实例最终被终止的完整流程。

缩容事件触发：ASG因负载降低或健康检查失败，决定需要终止一个实例。
生命周期钩子介入：ASG不会立即终止实例，而是触发EC2_INSTANCE_TERMINATING生命周期钩子，并将实例置于Terminating:Wait状态。
CodeDeploy响应：与该ASG关联的CodeDeploy部署组会收到此事件的通知，并针对该实例启动一个特殊的“终止部署”。
ApplicationStop钩子执行：作为终止部署的一部分，CodeDeploy会执行您在appspec.yml中定义的ApplicationStop生命周期钩子。您的自定义优雅停机脚本将在此阶段运行。
心跳与完成信号：在ApplicationStop脚本运行时，CodeDeploy会向ASG发送心跳以延长等待时间。脚本成功执行后，CodeDeploy会通知ASG可以“继续”终止流程。
实例终止：ASG收到“继续”信号后，才会真正终止该EC2实例。

5.3. 配置步骤

步骤 1: 确保 `appspec.yml` 包含 `ApplicationStop` 钩子

appspec.yml文件是关键。ApplicationStop钩子是您实现自定义停机逻辑的地方。

ApplicationStop工作流 图解：ApplicationStop是部署生命周期中的最后一个钩子，在实例从负载均衡器取消注册后执行，是执行清理工作的理想时机。

一个示例appspec.yml可能如下所示：

version: 0.0
os: linux

file_exists_behavior: OVERWRITE

hooks:
  AfterInstall:
    - location: startUp.sh
      timeout: 300
      runas: root
  ApplicationStop:
    - location: stop_application.sh
      timeout: 300 # 确保超时时间足够长，以完成所有清理工作
      runas: root

关键点：ApplicationStop的timeout至关重要。它定义了CodeDeploy等待您的脚本完成的最长时间。

步骤 2: 编写优雅停机脚本 `stop_application.sh`

这个脚本包含了实际的停机逻辑。以下是一个健壮的模板，它能判断当前部署是否由ASG终止事件触发：

#!/bin/bash

# 从CodeDeploy环境变量中获取部署ID
# 参考: https://aws.amazon.com/blogs/devops/using-codedeploy-environment-variables/
DEPLOYMENT_ID=$DEPLOYMENT_ID
# 从CodeDeploy环境变量中获取部署组ID
DEPLOYMENT_GROUP_ID=$DEPLOYMENT_GROUP_ID
# 从EC2元数据中获取区域信息
AWS_REGION=$(curl -s http://169.254.169.254/latest/dynamic/instance-identity/document | jq -r .region)


# 获取部署的触发者（creator）
DeploymentType=$(aws deploy get-deployment --deployment-id "${DEPLOYMENT_ID}" --query 'deploymentInfo.creator' --output text --region ${AWS_REGION})

echo "CodeDeploy Deployment Type: ${DeploymentType}"

# 仅当部署由ASG终止事件触发时，才执行停止服务的逻辑
if [ "${DeploymentType}" = "autoscalingTermination" ]; then
  echo "正在为ASG终止事件启动优雅停机..."
  
  # --- 在此处替换为您应用的实际停机命令 ---
  
  # 示例：停止一个以systemd方式运行的Java应用
  # sudo systemctl stop my-java-app
  
  # 示例：停止一个使用PM2管理的Node.js应用
  # pm2 stop my-node-app
  # pm2 save
  
  # 在此处添加其他清理或数据刷盘命令
  echo "应用优雅停机完成。"
else
  echo "此部署非ASG终止事件触发，跳过优雅停机逻辑。"
fi

exit 0 # 务必以状态码0退出，表示成功

脚本要点:

DeploymentType判断：通过aws deploy get-deployment命令获取部署的creator。当部署由ASG终止钩子触发时，其值会是autoscalingTermination。这是区分正常部署和终止部署的关键。
替换占位符：您必须将脚本中的示例命令替换为能真正优雅关闭您应用程序的命令。
IAM权限：确保EC2实例的IAM角色有权限执行deploy:GetDeployment操作。

步骤 3: 在部署组中启用终止钩子

这是将ASG终止事件与CodeDeploy连接起来的关键一步。

使用AWS管理控制台:

导航至 AWS CodeDeploy 控制台。
选择您的应用程序，然后选择您的部署组。
点击编辑。
向下滚动到高级部分。
找到并勾选**“启用终止钩子”**复选框。

启用终止钩子 图解：在部署组的高级设置中，只需勾选此选框，CodeDeploy就会自动处理与关联ASG的终止生命周期钩子。

保存对部署组的更改。

5.4. 测试优雅停机

手动缩容：在ASG控制台，将“所需容量”（Desired capacity）减少1。
监控部署：在CodeDeploy控制台，您应该会看到一个由autoscalingTermination创建的新部署任务。
检查实例日志：在ASG的“实例管理”选项卡中，您会看到一个实例处于Terminating:Wait状态。此时SSH登录到该实例，检查CodeDeploy Agent日志（/var/log/aws/codedeploy-agent/codedeploy-agent.log）和您的应用日志，确认stop_application.sh脚本是否按预期执行。

6. 参考文档

为了更深入地理解和实践，以下是官方的核心参考文档：

AppSpec ‘hooks’ section
Using CodeDeploy environment variables
AWS CodeDeploy User Guide: CodeDeploy最全面的官方指南。
AppSpec File reference: appspec.yml所有部分的详细参考。
Lifecycle event hooks: 对所有生命周期钩子执行顺序和用途的权威解释。
Tutorial: Deploy an application to an Auto Scaling group: 一个将CodeDeploy与ASG集成的官方教程。
CodeDeploy with blue/green deployments: 关于如何实现零停机蓝/绿部署的详细指南。
Lifecycle Hooks for Amazon EC2 Auto Scaling: ASG生命周期钩子的官方文档。