容器编排平台 Kubernetes 成为了现代云原生应用开发的标配。Kubernetes 部署和管理大规模的容器应用程序需要大量的资源和时间，并且很容易出现配置和部署不一致的问题。因此，了解 Kubernetes 自动化部署的方法非常重要。本文将介绍使用 Helm 和 CI/CD 工具自动部署 Kubernetes 应用的最佳实践。
Helm 和 Chart
Helm 是 Kubernetes 的一个包管理工具，它允许您使用称为 Charts 的预定义模板来配置 Kubernetes 应用程序的部署和资源。Chart 就是一份包含 Kubernetes 资源的归档包，其中包括了 Helm Values 文件（一系列变量，这些变量根据您的环境而变化）。Chart 由 helm 工具安装并展开到 Kubernetes 群集中。
使用 Helm，您可以轻松地在 Kubernetes 中部署和管理应用程序，而不必手动编辑和管理 Kubernetes YAML 文件。它为您提供了将 Kubernetes 应用程序绑定到允许动态更改的配置的便捷方式。然后，您可以将 Helm Charts 用于封装和版本化 Kubernetes 环境。
CI/CD 工具
现代云原生应用程序的持续交付（CI/CD）是一个自动化的流程，用于构建、测试、部署和管理容器编排平台 Kubernetes 的应用程序。CI/CD 工具可以确保一致的环境部署、提高稳定性和安全性，缩短上线时间，减少错误率。
在 Kubernetes 的 CI/CD 流程中，最常用的工具是 Jenkins、GitLab CI、CircleCI、Travis CI、Drone 和 Argo CD。本文选择使用 GitLab CI。
自动部署流程
自动化部署流程通常由以下几个阶段组成：
- 安装 Kubectl 和 Helm 工具
- 准备 Helm Chart
- 部署 Helm Chart
- 集成 GitLab CI
- 自动化测试
- 自动化部署
安装 Kubectl 和 Helm 工具
我们需要安装 Kubectl 和 Helm 工具以便从 CI/CD 环境中访问 Kubernetes 集群。如果您是在 MacOS 和 Linux 上设置 CI/CD 环境，可以使用以下命令进行安装：
# Kubectl安装
$ curl -Lo kubectl https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/darwin/amd64/kubectl && \
chmod +x kubectl && \
sudo mv kubectl /usr/local/bin/
# Helm安装
$ curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/master/scripts/get-helm-3 | bash准备 Helm Chart
我们需要创建一个 Helm Chart，该 Chart 包含应用程序的依赖项和部署和资源定义。可以自己从头开始创建 Chart，但 Helm 和社区提供了很多 Helm Chart 库，这些库包含大量预配置的 Chart，方便我们使用。这里以 WordPress 应用为例：
$ helm create wordpress
创建的 Chart 目录结构如下：
wordpress/
Chart.yaml
values.yaml
charts/
templates/
>
NOTES.txt我们需要修改 values.yaml 文件以定义我们的 WordPress 应用程序。
部署 Helm Chart
在 CI/CD 环境中部署 Helm Chart，需要以下步骤：
1. 在创建 Helm Chart 时，指定将要安装的 repository（即需要安装的 chart 标识符）：
-- -------------------- ---- -------
- --------- ----- -- ------------ --
----- ---------
-------- -----
----------- ---
-------------
- ----- -----------------
-------- ------
----------- ----------------------------------2. 更新 values.yaml 文件：
-- -------------------- ---- ------- - --------- ----- -- ------------- -- ------------------ ---- ------------------ ---------- --------------- ----------------- ----------------- ----- ----------- ----- ------------ --------- -- ----- --------------- --------- -----------------
3. 在 CI/CD 环境中使用 helm 安装 Chart：
# Install helm install --debug --namespace=wordpress --atomic --timeout 60s --values /path/to/my/values.yaml --name wordpress ./wordpress
安装成功后，我们应该看到我们的 WordPress 应用程序在 Kubernetes 群集中运行。
集成 GitLab CI
GitLab CI 是一个流行的自动化 CI/CD 工具，可以与许多不同的应用程序一起使用。在这里，我们将介绍如何将 GitLab CI 集成到 Kubernetes 应用程序的自动部署流程中。
首先，需要在 GitLab CI 中配置 Kubernetes 访问信息。在 GitLab 中，点击机器人头像->Settings->CI/CD，在 Runner 中 select "Kubernetes" 并填写 YAML 文件：
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------ ------
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- ----- ------- --------- ----- --------------自动化测试
在部署和升级 Kubernetes 应用程序之前，需要确保应用程序在 Kubernetes 环境中可以正常工作。我们需要添加自动化测试到 CI/CD 流程中，以便在部署之前进行测试。
本文使用 patch 和 curl 命令测试在 myapp-chart/templates/foo1.yaml 中定义的资源。测试需要在执行以下命令后进行：
$ export KUBECONFIG_DATA=`cat /path/to/kube/config`
$ export SOME_STRING=foo
$ envsubst < "myapp-chart/templates/foo1.yaml" | kubectl apply -f -
$ kubectl patch deployment myapp -n myapp --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/template/spec/containers/0/env/1/value", "value": "'"$SOME_STRING"'"}]'
$ curl http://myapp.example.com自动化部署
在完成所有上述步骤后，我们现在已经将 WordPress 应用程序绑定到了 GitLab CI/CD 流程，并使用 Helm 安装并升级了该应用程序。当使用版本控制集成工具来推动代码时，部署工程师可以轻松地将应用程序从一个环境（例如，测试、预发布和生产）迁移到另一个环境。
自动化部署的好处是：可以通过在 Jenkins 等 CI/CD 工具的 UI 上单击几个按钮来推动部署。这减少了错误并缩短了部署时间。此外，自动化部署还可以帮助我们在各种集成环境中部署应用程序，包括预发布、生产、测试和开发环境。
结论
本文介绍了如何使用 Helm 和 CI/CD 工具进行 Kubernetes 应用程序的自动部署。通过将 Helm Chart 和 GitLab CI/CD 集成到自动部署流程中，可以缩短部署时间、减小错误率、提高安全性和稳定性。阅读此文章后，您可以在 Kubernetes 中自动部署和管理应用程序，最终实现快速部署、持续集成和持续交付。
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