2. 环境准备：Kubernetes集群搭建与Helm v3配置
本章节是后续所有故障域隔离演练与Values参数调优的物理基础。我们将采用轻量级Kubernetes发行版（minikube / k3s）快速搭建本地实验环境，安装Helm v3并完成仓库配置，最后按照故障域隔离原则规划演练命名空间。
2.1 环境选型对比：minikube vs k3s
根据实验资源与目标选择最合适的Kubernetes发行版。下表从关键维度对比两种方案：
| 对比维度 | minikube | k3s |
|---|---|---|
| 资源占用 | 约 2 GB RAM + 2 vCPU | 约 512 MB RAM + 1 vCPU |
| 启动速度 | 中等（需下载ISO/镜像） | 快速（单二进制启动） |
| 多节点支持 | 支持（通过多profile） | 原生支持（server + agent） |
| CNI插件 | 默认Calico / Flannel | 内置Flannel（可替换） |
| 适用场景 | 本地开发、CI/CD集成 | 边缘计算、资源受限环境 |
| Helm兼容性 | 完全兼容 | 完全兼容 |
推荐选择：本课程所有演练均基于 k3s 搭建，因其启动快、资源占用低，适合在笔记本上同时运行多个故障域隔离实验。若你使用 minikube，请确保分配至少 4 GB 内存。
2.2 搭建k3s集群（单节点）
以下步骤在 Ubuntu 22.04 / macOS 上已验证通过。Windows用户建议使用 WSL2 环境。
- 安装k3s（使用官方快速安装脚本）：
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -
# 安装完成后检查节点状态
sudo k3s kubectl get nodes- 配置kubeconfig（Helm需要访问集群）：
mkdir -p ~/.kube
sudo cp /etc/rancher/k3s/k3s.yaml ~/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) ~/.kube/config
export KUBECONFIG=~/.kube/config
# 验证集群可达
kubectl cluster-info- 验证集群组件：
kubectl get pods -n kube-system
# 应看到 coredns、local-path-provisioner、metrics-server 等处于 Running 状态
注意：k3s 默认使用 containerd 作为容器运行时，而非 Docker。若你后续需要构建镜像，请额外安装
nerdctl 或使用 docker + cri-dockerd 桥接。
2.3 Helm v3安装与配置
Helm v3 已移除 Tiller 组件，架构更简洁、安全。安装步骤如下：
- 下载Helm二进制：
curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash
# 验证版本
helm version --short
# 输出示例：v3.16.0+ge0a5e9c- 添加官方稳定仓库：
helm repo add stable https://charts.helm.sh/stable
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo update- 验证Helm与集群通信：
helm list -A
# 若返回空列表（无报错），则说明Helm已成功连接集群
关键配置：Helm v3 默认使用当前 kubeconfig 的 context。演练前请确认
kubectl config current-context 指向正确的集群，避免误操作生产环境。
2.4 演练命名空间规划
为模拟多租户故障域隔离，我们按照“业务单元 + 故障域”的二维矩阵规划命名空间。每个命名空间代表一个独立的故障隔离单元。
命名空间规划表：
| 命名空间名称 | 业务单元 | 故障域 | 用途说明 |
|---|---|---|---|
drill-payment-az1 |
支付服务 | 可用区1 | 模拟支付链路在AZ1的部署 |
drill-payment-az2 |
支付服务 | 可用区2 | 模拟支付链路在AZ2的灾备 |
drill-order-az1 |
订单服务 | 可用区1 | 订单服务主集群 |
drill-order-az2 |
订单服务 | 可用区2 | 订单服务灾备集群 |
drill-shared-mq |
消息中间件 | 共享域 | 跨故障域的消息队列 |
drill-monitoring |
监控系统 | 管理域 | Prometheus + Grafana 部署 |
创建命名空间：
kubectl create ns drill-payment-az1
kubectl create ns drill-payment-az2
kubectl create ns drill-order-az1
kubectl create ns drill-order-az2
kubectl create ns drill-shared-mq
kubectl create ns drill-monitoring
# 验证所有命名空间已创建
kubectl get ns | grep drill-
命名规范说明：前缀
drill- 标识演练资源，便于演练结束后一键清理（kubectl delete ns -l 'name in (drill-payment-az1, ...)'）。业务单元与故障域之间用连字符分隔，保持可读性。
2.5 环境验证清单
完成上述步骤后，执行以下验证命令确保环境就绪：
# 1. 集群节点状态
kubectl get nodes -o wide
# 2. Helm版本与仓库
helm version
helm repo list
# 3. 命名空间列表
kubectl get ns | grep drill-
# 4. 测试Helm安装（部署一个测试Chart）
helm install test-nginx bitnami/nginx --namespace drill-monitoring --set service.type=ClusterIP
kubectl get pods -n drill-monitoring
helm uninstall test-nginx -n drill-monitoring
环境就绪标志：所有节点处于
Ready 状态，Helm 能成功安装并卸载测试 Chart，6个演练命名空间均存在且无报错。