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# 50 | 服务编排（下）：基于Helm的服务编排部署实战
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你好，我是孔令飞。
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上一讲，我介绍了 Helm 的基础知识，并带着你部署了一个简单的应用。掌握Helm的基础知识之后，今天我们就来实战下，一起通过Helm部署一个IAM应用。
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通过Helm部署IAM应用，首先需要制作IAM Chart包，然后通过Chart包来一键部署IAM应用。在实际开发中，我们需要将应用部署在不同的环境中，所以我也会给你演示下如何在多环境中部署IAM应用。
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## 制作IAM Chart包
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在部署IAM应用之前，我们首先需要制作一个IAM Chart包。
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我们假设IAM项目源码根目录为`${IAM_ROOT}`，进入 `${IAM_ROOT}/deployments`目录，在该目录下创建Chart包。具体创建流程分为四个步骤，下面我来详细介绍下。
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**第一步，**创建一个模板Chart。
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Chart是一个组织在文件目录中的集合，目录名称就是Chart名称（没有版本信息）。你可以看看这个 [Chart 开发指南](https://helm.sh/zh/docs/topics/charts) ，它介绍了如何开发你自己的Chart。
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不过，这里你也可以使用 `helm create` 命令来快速创建一个模板Chart，并基于该Chart进行修改，得到你自己的Chart。创建命令如下：
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```bash
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$ helm create iam
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```
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`helm create iam`会在当前目录下生成一个`iam`目录，里面存放的就是Chart文件。Chart目录结构及文件如下：
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```bash
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$ tree -FC iam/
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├── charts/ # [可选]: 该目录中放置当前Chart依赖的其他Chart
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├── Chart.yaml # YAML文件，用于描述Chart的基本信息，包括名称版本等
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├── templates/ # [可选]: 部署文件模版目录，模版使用的值来自values.yaml和由Tiller提供的值
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│ ├── deployment.yaml # Kubernetes Deployment object
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│ ├── _helpers.tpl # 用于修改Kubernetes objcet配置的模板
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│ ├── hpa.yaml # Kubernetes HPA object
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│ ├── ingress.yaml # Kubernetes Ingress object
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│ ├── NOTES.txt # [可选]: 放置Chart的使用指南
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│ ├── serviceaccount.yaml
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│ ├── service.yaml
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│ └── tests/ # 定义了一些测试资源
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│ └── test-connection.yaml
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└── values.yaml # Chart的默认配置文件
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```
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上面的目录中，有两个比较重要的文件：
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* Chart.yaml 文件
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* templates目录
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下面我来详细介绍下这两个文件。**我们先来看Chart.yaml 文件。**
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Chart.yaml用来描述Chart的基本信息，包括名称、版本等，内容如下：
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```yaml
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apiVersion: Chart API 版本 （必需）
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name: Chart名称 （必需）
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version: 语义化版本（必需）
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kubeVersion: 兼容Kubernetes版本的语义化版本（可选）
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description: 对这个项目的一句话描述（可选）
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type: Chart类型 （可选）
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keywords:
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- 关于项目的一组关键字（可选）
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home: 项目home页面的URL （可选）
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sources:
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- 项目源码的URL列表（可选）
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dependencies: # chart 必要条件列表 （可选）
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- name: Chart名称 (nginx)
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version: Chart版本 ("1.2.3")
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repository: （可选）仓库URL ("https://example.com/charts") 或别名 ("@repo-name")
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condition: （可选） 解析为布尔值的YAML路径，用于启用/禁用Chart(e.g. subchart1.enabled )
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tags: # （可选）
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- 用于一次启用/禁用 一组Chart的tag
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import-values: # （可选）
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- ImportValue 保存源值到导入父键的映射。每项可以是字符串或者一对子/父列表项
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alias: （可选） Chart中使用的别名。当你要多次添加相同的Chart时会很有用
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maintainers: # （可选）
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- name: 维护者名字 （每个维护者都需要）
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email: 维护者邮箱 （每个维护者可选）
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url: 维护者URL （每个维护者可选）
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icon: 用作icon的SVG或PNG图片URL （可选）
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appVersion: 包含的应用版本（可选）。不需要是语义化，建议使用引号
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deprecated: 不被推荐的Chart（可选，布尔值）
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annotations:
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example: 按名称输入的批注列表 （可选）.
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```
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**我们再来看下****templates目录****这个文件。**
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templates目录中包含了应用中各个Kubernetes资源的YAML格式资源定义模板，例如：
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```yaml
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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labels:
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app: {{ .Values.pump.name }}
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name: {{ .Values.pump.name }}
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spec:
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ports:
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- name: http
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protocol: TCP
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{{- toYaml .Values.pump.service.http| nindent 4 }}
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selector:
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app: {{ .Values.pump.name }}
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sessionAffinity: None
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type: {{ .Values.serviceType }}
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```
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`{{ .Values.pump.name }}`会被`deployments/iam/values.yaml`文件中`pump.name`的值替换。上面的模版语法扩展了 Go `text/template`包的语法：
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```yaml
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# 这种方式定义的模版，会去除test模版尾部所有的空行
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{{- define "test"}}
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模版内容
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{{- end}}
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# 去除test模版头部的第一个空行
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{{- template "test" }}
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```
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下面是用于YAML文件前置空格的语法：
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```bash
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# 这种方式定义的模版，会去除test模版头部和尾部所有的空行
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{{- define "test" -}}
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模版内容
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{{- end -}}
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# 可以在test模版每一行的头部增加4个空格，用于YAML文件的对齐
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{{ include "test" | indent 4}}
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```
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最后，这里有三点需要你注意：
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* Chart名称必须是小写字母和数字，单词之间可以使用横杠`-`分隔，Chart名称中不能用大写字母，也不能用下划线，`.`号也不行。
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* 尽可能使用[SemVer 2](https://semver.org/)来表示版本号。
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* YAML 文件应该按照双空格的形式缩进(一定不要使用tab键)。
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**第二步，**编辑 `iam` 目录下的Chart文件。
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我们可以基于`helm create`生成的模板Chart来构建自己的Chart包。这里我们添加了创建iam-apiserver、iam-authz-server、iam-pump、iamctl服务需要的YAML格式的Kubernetes资源文件模板：
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```bash
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$ ls -1 iam/templates/*.yaml
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iam/templates/hpa.yaml # Kubernetes HPA模板文件
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iam/templates/iam-apiserver-deployment.yaml # iam-apiserver服务deployment模板文件
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iam/templates/iam-apiserver-service.yaml # iam-apiserver服务service模板文件
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iam/templates/iam-authz-server-deployment.yaml # iam-authz-server服务deployment模板文件
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iam/templates/iam-authz-server-service.yaml # iam-authz-server服务service模板文件
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iam/templates/iamctl-deployment.yaml # iamctl服务deployment模板文件
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iam/templates/iam-pump-deployment.yaml # iam-pump服务deployment模板文件
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iam/templates/iam-pump-service.yaml # iam-pump服务service模板文件
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```
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模板的具体内容，你可以查看[deployments/iam/templates/](https://github.com/marmotedu/iam/tree/v1.1.0/deployments/iam/templates)。
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在编辑 Chart 时，我们可以通过 `helm lint` 验证格式是否正确，例如：
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```bash
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$ helm lint iam
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==> Linting iam
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1 chart(s) linted, 0 chart(s) failed
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```
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`0 chart(s) failed` 说明当前Iam Chart包是通过校验的。
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**第三步，**修改Chart的配置文件，添加自定义配置。
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我们可以编辑`deployments/iam/values.yaml`文件，定制自己的配置。具体配置你可以参考[deployments/iam/values.yaml](https://github.com/marmotedu/iam/blob/v1.1.0/deployments/iam/values.yaml)。
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在修改 `values.yaml` 文件时，你可以参考下面这些最佳实践。
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* 变量名称以小写字母开头，单词按驼峰区分，例如`chickenNoodleSoup`。
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* 给所有字符串类型的值加上引号。
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* 为了避免整数转换问题，将整型存储为字符串更好，并用 `{{ int $value }}` 在模板中将字符串转回整型。
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* `values.yaml`中定义的每个属性都应该文档化。文档字符串应该以它要描述的属性开头，并至少给出一句描述。例如：
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```yaml
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# serverHost is the host name for the webserver
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serverHost: example
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# serverPort is the HTTP listener port for the webserver
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serverPort: 9191
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```
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这里需要注意，所有的Helm内置变量都以大写字母开头，以便与用户定义的value进行区分，例如`.Release.Name`、`.Capabilities.KubeVersion`。
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为了安全，values.yaml中只配置Kubernetes资源相关的配置项，例如Deployment副本数、Service端口等。至于iam-apiserver、iam-authz-server、iam-pump、iamctl组件的配置文件，我们创建单独的ConfigMap，并在Deployment中引用。
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**第四步，**打包Chart，并上传到Chart仓库中。
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这是一个可选步骤，可以根据你的实际需要来选择。如果想了解具体操作，你可以查看 [Helm chart 仓库](https://helm.sh/zh/docs/topics/chart_repository)获取更多信息。
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最后，IAM应用的Chart包见[deployments/iam](https://github.com/marmotedu/iam/tree/v1.1.0/deployments/iam)。
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## IAM Chart部署
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上面，我们制作了IAM应用的Chart包，接下来我们就使用这个Chart包来一键创建IAM应用。IAM Chart部署一共分为10个步骤，你可以跟着我一步步操作下。
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**第一步，**配置`scripts/install/environment.sh`。
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`scripts/install/environment.sh`文件中包含了各类自定义配置，你主要配置下面这些跟数据库相关的就可以，其他配置使用默认值。
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* MariaDB配置：environment.sh文件中以`MARIADB_`开头的变量。
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* Redis配置：environment.sh文件中以`REDIS_`开头的变量。
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* MongoDB配置：environment.sh文件中以`MONGO_`开头的变量。
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**第二步，**创建IAM应用的配置文件。
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```bash
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$ cd ${IAM_ROOT}
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$ make gen.defaultconfigs # 生成iam-apiserver、iam-authz-server、iam-pump、iamctl组件的默认配置文件
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$ make gen.ca # 生成 CA 证书
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```
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上面的命令会将IAM的配置文件存放在目录`${IAM_ROOT}/_output/configs/`下。
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**第三步，**创建 `iam` 命名空间。
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我们将IAM应用涉及到的各类资源都创建在`iam`命名空间中。将IAM资源创建在独立的命名空间中，不仅方便维护，还可以有效避免影响其他Kubernetes资源。
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```bash
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$ kubectl create namespace iam
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```
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**第四步，**将IAM各服务的配置文件，以ConfigMap资源的形式保存在Kubernetes集群中。
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```bash
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$ kubectl -n iam create configmap iam --from-file=${IAM_ROOT}/_output/configs/
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$ kubectl -n iam get configmap iam
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NAME DATA AGE
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iam 4 13s
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```
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**第五步，**将IAM各服务使用的证书文件，以ConfigMap资源的形式保存在Kubernetes集群中。
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```bash
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$ kubectl -n iam create configmap iam-cert --from-file=${IAM_ROOT}/_output/cert
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$ kubectl -n iam get configmap iam-cert
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NAME DATA AGE
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iam-cert 14 12s
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```
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**第六步，**创建镜像仓库访问密钥。
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在准备阶段，我们开通了[腾讯云镜像仓库服务](http://ccr.ccs.tencentyun.com)，并创建了用户`10000099``xxxx`，密码为`iam59!z$`。
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接下来，我们就可以创建docker-registry secret了。Kubernetes在下载Docker镜像时，需要docker-registry secret来进行认证。创建命令如下：
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```bash
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$ kubectl -n iam create secret docker-registry ccr-registry --docker-server=ccr.ccs.tencentyun.com --docker-username=10000099xxxx --docker-password='iam59!z$'
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```
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**第七步，**创建Docker镜像，并Push到镜像仓库。
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```bash
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$ make push REGISTRY_PREFIX=ccr.ccs.tencentyun.com/marmotedu VERSION=v1.1.0
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```
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**第八步，**安装IAM Chart包。
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在[49讲](https://time.geekbang.org/column/article/420940)里，我介绍了4种安装Chart包的方法。这里，我们通过未打包的IAM Chart路径来安装，安装方法如下：
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```bash
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$ cd ${IAM_ROOT}
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$ helm -n iam install iam deployments/iam
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NAME: iam
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LAST DEPLOYED: Sat Aug 21 17:46:56 2021
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NAMESPACE: iam
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STATUS: deployed
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REVISION: 1
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TEST SUITE: None
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```
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执行 `helm install` 后，Kubernetes会自动部署应用，等到IAM应用的Pod都处在 `Running` 状态时，说明IAM应用已经成功安装：
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```bash
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$ kubectl -n iam get pods|grep iam
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iam-apiserver-cb4ff955-hs827 1/1 Running 0 66s
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iam-authz-server-7fccc7db8d-chwnn 1/1 Running 0 66s
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iam-pump-78b57b4464-rrlbf 1/1 Running 0 66s
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iamctl-59fdc4995-xrzhn 1/1 Running 0 66s
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```
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**第九步，**测试IAM应用。
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我们通过`helm install`在`iam`命令空间下创建了一个测试Deployment `iamctl`。你可以登陆`iamctl` Deployment所创建出来的Pod，执行一些运维操作和冒烟测试。登陆命令如下：
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```bash
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$ kubectl -n iam exec -it `kubectl -n iam get pods -l app=iamctl | awk '/iamctl/{print $1}'` -- bash
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```
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登陆到`iamctl-xxxxxxxxxx-xxxxx` Pod中后，你就可以执行运维操作和冒烟测试了。
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**先来看运维操作。**iamctl工具以子命令的方式对外提供功能，你可以使用它提供的各类功能，如下图所示：
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**再来看冒烟测试：**
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```bash
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# cd /opt/iam/scripts/install
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# ./test.sh iam::test::smoke
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```
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如果`./test.sh iam::test::smoke`命令打印的输出中，最后一行为`congratulations, smoke test passed!`字符串，就说明IAM应用安装成功。如下图所示：
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**第十步，**销毁EKS集群的资源。
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```bash
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$ kubectl delete namespace iam
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```
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你可以根据需要选择是否删除EKS集群，如果不需要了就可以选择删除。
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## IAM应用多环境部署
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在实际的项目开发中，我们需要将IAM应用部署到不同的环境中，不同环境的配置文件是不同的，那么IAM项目是如何进行多环境部署的呢？
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IAM项目在configs目录下创建了多个Helm values文件（格式为`values-{envName}-env.yaml`）：
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* values-test-env.yaml，测试环境Helm values文件。
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* values-pre-env.yaml，预发环境Helm values文件。
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* values-prod-env.yaml，生产环境Helm values文件。
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在部署IAM应用时，我们在命令行指定`-f`参数，例如：
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```bash
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$ helm -n iam install -f configs/values-test-env.yaml iam deployments/iam # 安装到测试环境。
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```
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## 总结
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这一讲，我们通过 `helm create iam` 创建了一个模板Chart，并基于这个模板Chart包进行了二次开发，最终创建了IAM应用的Helm Chart包：[deployments/iam](https://github.com/marmotedu/iam/tree/v1.1.0/deployments/iam)。
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有了Helm Chart包，我们就可以通过 `helm -n iam install iam deployments/iam` 命令来一键部署好整个IAM应用。当IAM应用中的所有Pod都处在 `Running` 状态后，说明IAM应用被成功部署。
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最后，我们可以登录iamctl容器，执行 `test.sh iam::test::smoke` 命令，来对IAM应用进行冒烟测试。
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## 课后练习
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1. 试着在Helm Chart中加入MariaDB、MongoDB、Redis模板，通过Helm一键部署好整个IAM应用。
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2. 试着通过 `helm` 命令升级、回滚和删除IAM应用。
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欢迎你在留言区与我交流讨论，我们下一讲见。
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