简化Kubernetes应用部署工具-Helm之Hook

本文讲的是简化Kubernetes应用部署工具-Helm之Hook【编者的话】微服务和容器化给复杂应用部署与管理带来了极大的挑战。Helm是目前Kubernetes服务编排领域的唯一开源子项目，做为Kubernetes应用的一个包管理工具，可理解为Kubernetes的apt-get / yum，由Deis 公司发起，该公司已经被微软收购。Helm通过软件打包的形式，支持发布的版本管理和控制，很大程度上简化了Kubernetes应用部署和管理的复杂性。

随着业务容器化与向微服务架构转变，通过分解巨大的单体应用为多个服务的方式，分解了单体应用的复杂性，使每个微服务都可以独立部署和扩展，实现了敏捷开发和快速迭代和部署。但任何事情都有两面性，虽然微服务给我们带来了很多便利，但由于应用被拆分成多个组件，导致服务数量大幅增加，对于Kubernetest编排来说，每个组件有自己的资源文件，并且可以独立的部署与伸缩，这给采用Kubernetes做应用编排带来了诸多挑战：

管理、编辑与更新大量的K8s配置文件
部署一个含有大量配置文件的复杂K8s应用
分享和复用K8s配置和应用
参数化配置模板支持多个环境
管理应用的发布：回滚、diff和查看发布历史
控制一个部署周期中的某一些环节
发布后的验证

而采用Helm，可以轻松的解决上面的问题。

Helm把Kubernetes资源(比如deployments、services或 ingress等) 打包到一个chart中，而chart被保存到chart仓库。通过chart仓库可用来存储和分享chart。Helm使发布可配置，支持发布应用配置的版本管理，简化了Kubernetes部署应用的版本控制、打包、发布、删除、更新等操作。

本文主要对Helm Hook进行简单的介绍和使用说明。

关于Helm安装、简介以及使用请参考：
简化Kubernetes应用部署工具-Helm安装
简化Kubernetes应用部署工具-Helm简介
简化Kubernetes应用部署工具-Helm之应用部署
简化Kubernetes应用部署工具-Helm之Release配置

Helm Hook

在简化Kubernetes应用部署工具-Helm之应用部署文章中，展示了采用Helm的一次应用release的生命周期过程，涵盖了发布（helm install）、更新（helm upgrade）、回滚（helm rollback）与删除（helm delete）等部分。为了允许chart开发者在应用release的生命周期中某些关键的时间点上，执行一些操作来更好的服务于release的需求，为此Helm提供了hook机制。

举例说明什么是一个Helm hook，比如ConfigMap或Secret要先于其他chart被加载，或希望在更新/回滚/删除一个release之前能够安全的关闭服务，都可以通过Helm hook实现。

Hook和普通模板文件基本相同，但其可以通过加入一些特殊的注释（annotation）与普通模板文件加以区分，下文会介绍hook的基本格式和用法。

支持Hook类型

Helm提供了如下hook供chart开发者使用：

pre-install：在模板文件被渲染之后、而在Kubernetes创建任何资源创建之前执行。
post-install：在Kubernetes加载全部的资源之后执行。
pre-delete：在Kubernetes删除任何resource之前执行。
post-delete：在一个release的全部资源被删除之后执行。
pre-upgrade：在模板渲染之后，而在Kubernetes加载任何资源之前执行。
post-upgrade：在Kubernetes更新完全部resource之后执行。
pre-rollback：在模板被渲染之后、而在Kubernetes执行对全部resource的回滚之前。
post-rollback：在Kubernetes的全部resource已经被修改之后执行。

Hook与Release生命周期

上面已经提到，Hook允许chart开发者在release生命周期的一些时间点上可以执行一些操作。以helm install为例，默认情况下其基本生命周期如下：

用户执行helm install foo
Chart被加载到Helm server-Tiller
经过一些用户自定义case验证，Tiller用chart中的Values.yaml等渲染foo模板
Tiller加载渲染好的Kubernetes resource到Kubernetes集群
Tiller返回release名称等数据给Helm client
Helm Client退出

如果在install的生命周期内定义pre-install与post-install 2个hook，那么install的生命周期会变成如下序列：

用户执行helm install foo
Chart被加载到Helm server-Tiller
经过一些用户自定义case验证，Tiller用chart中的Values.yaml等渲染foo模板
Tiller准备执行pre-install hook（加载hook resource到Kubernetes）
Tiller按hook的权重对hook进行排序，对相同权重的hook按照字母从a-z顺序排序
Tiller按照权重由低到高顺序加载hook
Tiller等待hook状态变为就绪（”Ready”）
Tiller加载resource到Kubernetes
Tiller执行post-install hook（加载hook resource）
Tiller等待hook状态变为就绪
Tiller返回release名称等数据给Helm client
Helm Client退出

所谓hook就绪状态，取决于hook中定义的Kubernetes resource的类型，比如，对于Job类型的resource，就绪状态是job成功构建完成，如果job构建失败，release也失败了。而对于其他类型的resource，一旦resource加载（添加或更新）到Kubernetes，其状态被认为是就绪状态。

Hook权重

前面提到，一个hook可以对应多个resource，例如， secret与config map做为一个pre-install hook.
同时一个resource也可以有多个hook。

annotations:
"helm.sh/hook": post-install,post-upgrade

Helm支持一个hook中的resource设置权重，Helm推荐通过对resource设置权重的方式，按权重大小加载resource。对于权重数值可以设为负数，权重的大小由负数到正数顺序。如果未设置权重，resource的加载是顺序执行的，但执行顺序并不会保证（Helm 2.3.0开始，相同权重的执行顺序按照字母a-z顺序执行，但未来版本可能会对相同权重的资源执行顺序有所变化）。

写一个Hook

Hook与普通的Kubernetes声明文件一样，只是在文件metadata中加了特殊的注释（annotations）。但由于Hook文件是模板文件，所以其也具备全部的模板文件特性，包括从内置对象 .Values, .Release, and .Template获取渲染值等。
例如下面的模板中，定义了一个Job类型的Kubernetes resource，并定义了一个post-install hook，该hook的用途是当Kubernetes加载全部resource完毕后，按照Values对象设置的值sleepyTime执行sleep操作（如sleepyTime未设置，那么sleep 10秒）。

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: "{{.Release.Name}}"
labels:
heritage: {{.Release.Service | quote }}
release: {{.Release.Name | quote }}
chart: "{{.Chart.Name}}-{{.Chart.Version}}"
annotations:
# This is what defines this resource as a hook. Without this line, the
# job is considered part of the release.
"helm.sh/hook": post-install
"helm.sh/hook-weight": "-5"
"helm.sh/hook-delete-policy": hook-succeeded
spec:
template:
metadata:
  name: "{{.Release.Name}}"
  labels:
    heritage: {{.Release.Service | quote }}
    release: {{.Release.Name | quote }}
    chart: "{{.Chart.Name}}-{{.Chart.Version}}"
spec:
  restartPolicy: Never
  containers:
  - name: post-install-job
    image: "alpine:3.3"
    command: ["/bin/sleep","{{default "10" .Values.sleepyTime}}"]

Hook资源删除

Helm支持2种删除hook resource策略：

hook-succeeded
hook-failed

当使用"helm.sh/hook-delete-policy" 注释（annoation）时，删除hook resource支持2种策略："hook-succeeded" 与 "hook-failed"。当删除策略为 "hook-succeeded"时，hook执行成功后，该hook会被Tiller删除。而删除策略为 "hook-failed"时，hook在执行过程中失败后，该hook会被Tiller删除。

Hook resource删除策略举例:

annotations:
"helm.sh/hook-delete-policy": hook-succeeded

利用Hook处理服务启动顺序依赖

所谓服务依赖指的是启动一个服务，依赖于另外服务。这个时候我们就需要设置服务依赖关系来处理了。可以通过Helm hook来实现服务启动依赖的处理：

举例：serviceA服务依赖serviceB， serviceA的pre-install hook中实现:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: "{{.Release.Name}}"
labels:
chart: "{{.Chart.Name}}-{{.Chart.Version}}"
annotations:
"helm.sh/hook": pre-install
"helm.sh/hook-weight": "-5"
spec:
template:
metadata:
  name: "{{.Release.Name}}"
  labels:
    chart: "{{.Chart.Name}}-{{.Chart.Version}}"
spec:
  restartPolicy: Never
  containers:
  - name: pre-install-job
    image: "registry.docker.dev.fwmrm.net/busybox:latest"
    command: ['sh', '-c', "curl --connect-timeout 3 --max-time 5 --retry 10 --retry-delay 5 --retry-max-time 60 --retry-connrefused serviceB:portB/pathB/"]

Helm hook的是一种串行且阻塞式操作（blocking operation），所谓阻塞指的同一个chart，在同一个时刻只有一个hook执行，其他hook以及release生命周期的其他行为活动（helm install, helm upgrade, helm rollback等）都会被阻塞（block）。而串行指的是只有当一个hook成功执行完毕后，才会执行其他hook。

以上面的pre-install hook的例子说明，pre-install hook的job会先于helm install 执行，且在pre-install hook的job执行过程中，其他的release周期活动已经其他hook都不会被执行。当且仅当serviceB:portB/pathB/在指定时间内服务可达时，pre-install hook才会成功执行，余下的hook以及release其他操作才可以继续执行。

简而言之，把被依赖的服务是否成功启动的逻辑判断，放在依赖服务的pre-install hook中，利用Helm hook的串行且阻塞式操作（blocking operation）的特性，如果hook执行失败，那么对应的一次release也就失败了，这就达到了服务启动依赖的处理效果。

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原文发布时间为：2017-09-16

本文作者：张夏

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原文标题：简化Kubernetes应用部署工具-Helm之Hook