云原生之深入解析Kubernetes应用包管理器Helm的保姆级教程和实战

一、Helm 简介

① 什么是 Helm？

• 我们可以将 Helm 看作 Kubernetes 下的 apt-get/yum，Helm 是 kubernetes 的包管理器，Helm 仓库里面只有配置清单文件，而没有镜像，镜像还是由镜像仓库来提供，比如 hub.docker.com、私有仓库。
• 想了解更多 Helm 的信息，请参考：官方文档。

② Helm 架构

③ Helm 安装

• 可以到 Helm的下载地址 下载安装，Helm 安装的步骤如下：

# 下载包
$  wget https://get.helm.sh/helm-v3.9.4-linux-amd64.tar.gz
# 解压压缩包
$ tar -xf helm-v3.9.4-linux-amd64.tar.gz
# 制作软连接
$ ln -s /opt/helm/linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm
# 验证
$ helm version
$ helm help

④ Helm 组件及相关术语

• Helm——Helm 是一个命令行下的客户端工具，主要用于 Kubernetes 应用程序 Chart 的创建、打包、发布以及创建和管理本地和远程的 Chart 仓库；
• Chart——Chart 代表着 Helm 包，它包含在 Kubernetes 集群内部运行应用程序，工具或服务所需的所有资源定义，可以把它看作是 Homebrew formula、Apt dpkg 或 Yum RPM 在 Kubernetes 中的等价物；
• Release——Release 是运行在 Kubernetes 集群中的 chart 的实例，一个 chart 通常可以在同一个集群中安装多次，每一次安装都会创建一个新的 release；
• Repoistory——Repository（仓库） 是用来存放和共享 charts 的地方，它就像 Perl 的 CPAN 档案库网络或是 Fedora 的软件包仓库，只不过它是供 Kubernetes 包所使用的。

二、Helm Chart

① Chart 目录结构

• 可以通过 helm create 命令创建一个新的 chart 包：

helm create nginx
tree nginx

• Chart 目录结构如下：

nginx/
├── charts  #依赖其他包的charts文件
├── Chart.yaml # 该chart的描述文件,包括ico地址,版本信息等
├── templates  # #存放k8s模板文件目录
│   ├── deployment.yaml # 创建k8s资源的yaml 模板
│   ├── _helpers.tpl # 下划线开头的文件,可以被其他模板引用
│   ├── hpa.yaml # 弹性扩缩容，配置服务资源CPU 内存
│   ├── ingress.yaml # ingress 配合service域名访问的配置
│   ├── NOTES.txt # 说明文件,helm install之后展示给用户看的内容
│   ├── serviceaccount.yaml # 服务账号配置
│   ├── service.yaml # kubernetes Serivce yaml 模板
│   └── tests # 测试模块
│       └── test-connection.yaml
└── values.yaml # 给模板文件使用的变量

• 可能有写包还会有以下几个目录：

wordpress/
...
  LICENSE             # 可选: 包含chart许可证的纯文本文件
  README.md           # 可选: 可读的README文件
  values.schema.json  # 可选: 一个使用JSON结构的values.yaml文件
  charts/             # 包含chart依赖的其他chart
  crds/               # 自定义资源的定义
...

② Chart.yaml 文件

apiVersion: chart API 版本 （必需）
name: chart名称 （必需）
version: chart 版本，语义化2 版本（必需）
kubeVersion: 兼容Kubernetes版本的语义化版本（可选）
description: 一句话对这个项目的描述（可选）
type: chart类型 （可选）
keywords:
  - 关于项目的一组关键字（可选）
home: 项目home页面的URL （可选）
sources:
  - 项目源码的URL列表（可选）
dependencies: # chart 必要条件列表 （可选）
  - name: chart名称 (nginx)
    version: chart版本 ("1.2.3")
    repository: （可选）仓库URL ("https://example.com/charts") 或别名 ("@repo-name")
    condition: （可选） 解析为布尔值的yaml路径，用于启用/禁用chart (e.g. subchart1.enabled)
    tags: # （可选）
      - 用于一次启用/禁用 一组chart的tag
    import-values: # （可选）
      - 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
    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
maintainers: # （可选）
  - name: 维护者名字 （每个维护者都需要）
    email: 维护者邮箱 （每个维护者可选）
    url: 维护者URL （每个维护者可选）
icon: 用做icon的SVG或PNG图片URL （可选）
appVersion: 包含的应用版本（可选），不需要是语义化，建议使用引号
deprecated: 不被推荐的chart （可选，布尔值）
annotations:
  example: 按名称输入的批注列表 （可选）

• • 从 v3.3.2，不再允许额外的字段，推荐的方法是在 annotations 中添加自定义元数据。每个 chart 都必须有个版本号（version），版本必须遵循“语义化版本 2”标准，不像经典 Helm， Helm v2 以及后续版本会使用版本号作为发布标记，仓库中的包通过名称加版本号标识。比如 nginx chart 的版本字段 version: 1.2.3 按照名称被设置为：

nginx-1.2.3.tgz

• 注：appVersion 字段与 version 字段并不相关，这是指定应用版本的一种方式。比如，这个 drupal chart 可能有一个 appVersion: “8.2.1”，表示包含在 chart（默认）的 Drupal 的版本是 8.2.1。

③ Chart 依赖管理（dependencies）

• 当前 chart 依赖的其他 chart 会在 dependencies 字段定义为一个列表：

dependencies:
  - name: apache
    version: 1.2.3
    repository: https://example.com/charts
  - name: mysql
    version: 3.2.1
    repository: https://another.example.com/charts

• 说明：
• • name 字段是需要的 chart 的名称；
• • version 字段是需要的 chart 的版本；
• • repository 字段是 chart 仓库的完整 URL，必须使用 helm repo add 在本地添加仓库；
• • 可以使用仓库的名称代替 URL。
• 示例演示：

helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm pull bitnami/wordpress
tar -xf wordpress
cat wordpress/Chart.yaml

• 一旦定义好依赖，运行 helm dependency update 就会使用依赖文件下载所有指定的 chart 到 charts/ 目录：

helm dependency update ./wordpress

• 当 helm dependency update 拉取 chart 时，会在 charts/目录中形成一个 chart 包，因此对于上面的示例，会在 chart 目录中期望看到以下文件：

wordpress/charts/
├── common
├── common-2.0.1.tgz
├── mariadb
├── mariadb-11.2.2.tgz
├── memcached
└── memcached-6.2.3.tgz

• 依赖中的 tag 和条件字段：除了上面的其他字段外，每个需求项可以包含可选字段 tags 和 condition，所有的 chart 会默认加载。如果存在 tags 或者 condition 字段，它们将被评估并用于控制它们应用的 chart 的加载。
• • Condition：条件字段 field 包含一个或多个 YAML 路径（用逗号分隔），如果这个路径在上层 values 中已存在并解析为布尔值，chart 会基于布尔值启用或禁用 chart，只会使用列表中找到的第一个有效路径，如果路径为未找到则条件无效；
• • Tags：tag 字段是与 chart 关联的 YAML 格式的标签列表，在顶层 value 中，通过指定 tag 和布尔值，可以启用或禁用所有的带 tag 的 chart。

# parentchart/Chart.yaml

dependencies:
  - name: subchart1
    repository: http://localhost:10191
    version: 0.1.0
    condition: subchart1.enabled, global.subchart1.enabled
    tags:
      - front-end
      - subchart1
  - name: subchart2
    repository: http://localhost:10191
    version: 0.1.0
    condition: subchart2.enabled,global.subchart2.enabled
    tags:
      - back-end
      - subchart2

# parentchart/values.yaml

subchart1:
  enabled: true
tags:
  front-end: false
  back-end: true

• 在上面的示例中，所有带 front-end tag 的 chart 都会被禁用，但只要上层的 value 中 subchart1.enabled 路径被设置为 ‘true’，该条件会覆盖 front-end 标签且 subchart1 会被启用。
• 一旦 subchart2 使用了 back-end 标签并被设置为了 true，subchart2 就会被启用，也要注意尽管 subchart2 指定了一个条件字段， 但是上层 value 没有相应的路径和 value，因此这个条件不会生效。
• –set 参数可以用来设置标签和条件值：

helm install --set tags.front-end=true --set subchart2.enabled=false

• 标签和条件的解析：
• • 条件 （当设置在 value 中时）总是会覆盖标签 第一个 chart 条件路径存在时会忽略后面的路径；
• • 标签被定义为 '如果任意的 chart 标签是 true，chart 就可以启用；
• • 标签和条件值必须被设置在顶层 value 中；
• • value 中的 tags: 键必须是顶层键。

④ 通过依赖导入子 Value

• 在某些情况下，允许子 chart 的值作为公共默认传递到父 chart 中是值得的，使用 exports格式的额外好处是它可是将来的工具可以自检用户可设置的值。
• 被导入的包含值的 key 可以在父 chart 的 dependencies 中的 import-values字段以 YAML 列表形式指定，列表中的每一项是从子 chart 中 exports 字段导入的 key。
• 导入 exports key 中未包含的值，使用 子-父格式。
• 使用导出格式：如果子 chart 的 values.yaml 文件中在根节点包含了 exports 字段，它的内容可以通过指定的可以被直接导入到父 chart 的 value 中， 如下所示：

# parent's Chart.yaml file

dependencies:
  - name: subchart
    repository: http://localhost:10191
    version: 0.1.0
    import-values:
      - data

# child's values.yaml file

exports:
  data:
    myint: 99

• 只要再导入列表中指定了键 data，Helm 就会在子 chart 的 exports 字段查找 data 键并导入它的内容。
• 最终的父级 value 会包含我们的导出字段，父级键 data 没有包含在父级最终的 value 中，如果想指定这个父级键，要使用’子-父’ 格式：

# parent's values

myint: 99

• 如下所示的示例中的 import-values 指示 Helm 去拿到能再 child:路径中找到的任何值，并拷贝到 parent:的指定路径：

# parent's Chart.yaml file

dependencies:
  - name: subchart1
    repository: http://localhost:10191
    version: 0.1.0
    ...
    import-values:
      - child: default.data
        parent: myimports

• 在 subchart1 里面找到的 default.data 的值会被导入到父 chart 的 myimports 键中，细节如下：

# parent's values.yaml file

myimports:
  myint: 0
  mybool: false
  mystring: "helm rocks!"

# subchart1's values.yaml file

default:
  data:
    myint: 999
    mybool: true

三、Templates and Values

① Templates and Values 简介

• Helm Chart 模板是按照 Go 模板语言书写，增加了 50 个左右的附加模板函数来自 Sprig 库和一些其它指定的函数。
• 所有模板文件存储在 chart 的 templates/ 文件夹，当 Helm 渲染 chart 时，它会通过模板引擎遍历目录中的每个文件。
• 模板的 Value 通过两种方式提供：
• • Chart 开发者可以在 chart 中提供一个命名为 values.yaml 的文件，这个文件包含了默认值；
• • Chart 用户可以提供一个包含了 value 的 YAML 文件，可以在命令行使用 helm install 命令时通过 -f 指定 value 文件。
• 模板示例：

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: deis-database
  namespace: deis
  labels:
    app.kubernetes.io/managed-by: deis
spec:
  replicas: 1
  selector:
    app.kubernetes.io/name: deis-database
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: deis-database
    spec:
      serviceAccount: deis-database
      containers:
        - name: deis-database
          image: {{ .Values.imageRegistry }}/postgres:{{ .Values.dockerTag }}
          imagePullPolicy: {{ .Values.pullPolicy }}
          ports:
            - containerPort: 5432
          env:
            - name: DATABASE_STORAGE
              value: {{ default "minio" .Values.storage }}

• charts 是一个 Kubernetes 副本控制器的模板，可以使用下面四种模板值（一般被定义在 values.yaml 文件）：
• • imageRegistry: Docker 镜像的源注册表；
• • dockerTag: Docker 镜像的 tag；
• • pullPolicy: Kubernetes 的拉取策略；
• • storage: 后台存储，默认设置为"minio"。

② 预定义的 Values

• Values 通过模板中.Values 对象可访问的 values.yaml 文件（或者通过 --set 参数)提供， 但可以模板中访问其他预定义的数据片段。以下值是预定义的，对每个模板都有效，并且可以被覆盖，和所有值一样，名称区分大小写：
• • Release.Name: 版本名称（非 chart 的）；
• • Release.Namespace: 发布的 chart 版本的命名空间；
• • Release.Service: 组织版本的服务；
• • Release.IsUpgrade: 如果当前操作是升级或回滚，设置为 true；
• • Release.IsInstall: 如果当前操作是安装，设置为 true；
• • Chart: Chart.yaml 的内容，因此 chart 的版本可以从 Chart.Version 获得， 并且维护者在 Chart.Maintainers 里；
• • Files: chart 中的包含了非特殊文件的类图对象，这将不允许您访问模板， 但是可以访问现有的其他文件（除非被 .helmignore 排除在外），使用{{ index .Files “file.name” }}可以访问文件或者使用{{.Files.Get name }}功能，也可以使用{{ .Files.GetBytes }}作为[]byte 访问文件内容；
• • Capabilities: 包含了 Kubernetes 版本信息的类图对象。({{ .Capabilities.KubeVersion }}) 和支持的 Kubernetes API 版本({{ .Capabilities.APIVersions.Has “batch/v1” }})；
• 考虑到前面部分的模板，values.yaml文件提供的必要值如下：

imageRegistry: "quay.io/deis"
dockerTag: "latest"
pullPolicy: "Always"
storage: "s3"

• values 文件被定义为 YAML 格式,chart 会包含一个默认的 values.yaml 文件，Helm 安装命令允许用户使用附加的 YAML values 覆盖这个 values：

helm install --generate-name --values=myvals.yaml wordpress

③ 范围，依赖和值

• Values 文件可以声明顶级 chart 的值，以及charts/目录中包含的其他任意 chart。或者换个说法，values 文件可以为 chart 及其任何依赖项提供值。比如，上面示范的 WordPress chart 同时有 mysql 和 apache 作为依赖，values 文件可以为以下所有这些组件提供依赖：

title: "My WordPress Site" # Sent to the WordPress template

mysql:
  max_connections: 100 # Sent to MySQL
  password: "secret"

apache:
  port: 8080 # Passed to Apache

• 更高阶的 chart 可以访问下面定义的所有变量，因此 WordPress chart 可以用 Values.mysql.password 访问 MySQL 密码。但是低阶的 chart 不能访问父级 chart，所以 MySQL 无法访问 title 属性，同样也无法访问 apache.port。

④ 全局 Values

• 从 2.0.0-Alpha.2 开始，Helm 支持特殊的 global 值，设想一下前面的示例中的修改版本：

title: "My WordPress Site" # Sent to the WordPress template

global:
  app: MyWordPress

mysql:
  max_connections: 100 # Sent to MySQL
  password: "secret"

apache:
  port: 8080 # Passed to Apache

• 添加了 global 部分和一个值 app: MyWordPress，这个值以 .Values.global.app 在所有 chart 中有效。比如，mysql 模板可以以{{.Values.global.app}}访问 app，同样 apache chart 也可以访问。实际上上面的 values 文件会重新生成为这样：

title: "My WordPress Site" # Sent to the WordPress template

global:
  app: MyWordPress

mysql:
  global:
    app: MyWordPress
  max_connections: 100 # Sent to MySQL
  password: "secret"

apache:
  global:
    app: MyWordPress
  port: 8080 # Passed to Apache

四、Helm 资源安装顺序

• Namespace
• NetworkPolicy
• ResourceQuota
• LimitRange
• PodSecurityPolicy
• PodDisruptionBudget
• ServiceAccount
• Secret
• SecretList
• ConfigMap
• StorageClass
• PersistentVolume
• PersistentVolumeClaim
• CustomResourceDefinition
• ClusterRole
• ClusterRoleList
• ClusterRoleBinding
• ClusterRoleBindingList
• Role
• RoleList
• RoleBinding
• RoleBindingList
• Service
• DaemonSet
• Pod
• ReplicationController
• ReplicaSet
• Deployment
• HorizontalPodAutoscaler
• StatefulSet
• Job
• CronJob
• Ingress
• APIService

五、Helm 安装 Chart 包的三种方式

• Helm 自带一个强大的搜索命令，可以用来从两种来源中进行搜索：
• • helm search hub 从 Artifact Hub https://artifacthub.io/ 中查找并列出 helm charts，Artifact Hub 中存放了大量不同的仓库；
• • helm search repo 从添加（使用 helm repo add）到本地 helm 客户端中的仓库中进行查找，该命令基于本地数据进行搜索，无需连接互联网。

# 添加bitnami仓库源
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
# 从bitnami源查找所有chart包，不指定具体源的话，会查找本地添加的所有源地址的所有chart包
helm search repo bitnami

① values 传参

• 安装过程中有两种方式传递配置数据：
• • –values (或 -f)：使用 YAML 文件覆盖配置，可以指定多次，优先使用最右边的文件；
• • –set：通过命令行的方式对指定项进行覆盖。
• 如果同时使用两种方式，则 --set 中的值会被合并到 --values 中，但是 --set 中的值优先级更高。在–set 中覆盖的内容会被被保存在 ConfigMap 中，可以通过 helm get values 来查看指定 release 中 --set 设置的值，也可以通过运行 helm upgrade 并指定 --reset-values 字段来清除 --set 中设置的值。示例如下：

echo '{mariadb.auth.database: user0db, mariadb.auth.username: user0}' > values.yaml
helm install -f values.yaml bitnami/wordpress --generate-name

• 直接在线安装不需要先下载包到本地：

helm install mysql bitnami/mysql
helm list

• 离线安装直接通过安装包安装：

# 先删除
helm uninstall mysql
# 拉包到本地
helm pull bitnami/mysql
# 不解压直接安装
helm install mysql ./mysql-9.3.1.tgz
helm list

• 离线安装解压包再安装：

# 拉包到本地
helm pull bitnami/mysql
# 解压安装
tar -xf mysql-9.3.1.tgz

# 开始安装
helm install mysql ./mysql \
--namespace=mysql \
--create-namespace \
--set image.registry=myharbor.com \
--set image.repository=bigdata/mysql \
--set image.tag=8.0.30 \
--set primary.service.type=NodePort \
--set service.nodePorts.mysql=30306

# 查看在运行的Release
helm list

# 卸载
helm uninstall mysql -n mysql

六、Helm 基础语法

① 变量

• 模板（templates/）中的变量都放在{{}}中，比如：{{ .Values.images }} 表示 Values 对象下的 images 字段。Values 来源于values.yaml文件或者 -f 指定的 yaml 文件，或者 --set 设置的变量。
• 使用-删除空格和换行符，要想删除那行其他的空格和换行符可以用{{-或者-}}，一个是删除左边的空格和换行符，一个是删除右边的空格和换行符。

② 内置对象

• Release：Release 对象描述了版本发布本身，包含了以下对象：
• • Release.Name：release 名称；
• • Release.Namespace：版本中包含的命名空间（如果 manifest 没有覆盖的话）；
• • Release.IsUpgrade：如果当前操作是升级或回滚的话，该值将被设置为 true
• • Release.IsInstall：如果当前操作是安装的话，该值将被设置为 true
• • Release.Revision：此次修订的版本号，安装时是 1，每次升级或回滚都会自增；
• • Release.Service：该 service 用来渲染当前模板，Helm 里始终 Helm。
• Values：Values 对象是从values.yaml文件和用户提供的文件传进模板的，默认为空；
• Chart：Chart.yaml 文件内容，Chart.yaml 里的所有数据在这里都可以可访问的，比如 {{ .Chart.Name }}-{{ .Chart.Version }} 会打印出 mychart-0.1.0；
• Template：包含当前被执行的当前模板信息：
• • Template.Name: 当前模板的命名空间文件路径 (e.g. mychart/templates/mytemplate.yaml)；
• • Template.BasePath: 当前 chart 模板目录的路径 (e.g. mychart/templates)。

③ 常用的内置函数

• quote and squote：
• • 该函数将值转换成字符串用双引号（quote）或者**单引号(squote)**括起来。示例如下：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
data:
  myvalue: "Hello World"
  drink: {{ .Values.favorite.drink | quote }}
  food: {{ .Values.favorite.food | upper | quote }}

• • 倒置命令是模板中的常见做法，可以经常看到 .val | quote 而不是 quote .val，实际上两种操作都是可以的。
• default：
• • 这个函数允许在模板中指定一个默认值，以防这个值被忽略：

# 如果.Values.favorite.drink是非空值，则使用它，否则会返回tea。
drink: {{ .Values.favorite.drink | default "tea" | quote }}

# 还可以这样写，如果.Bar是非空值，则使用它，否则会返回foo。
default "foo" .Bar

• • “空”定义取决于以下类型：

整型: 0
字符串: ""
列表: []
字典: {}
布尔: false
以及所有的nil (或 null)

• print：
• • 返回各部分组合的字符串，非字符串类型会被转换成字符串：

print "Matt has " .Dogs " dogs"

• • 当相邻两个参数不是字符串时会在它们之间添加一个空格。
• println：和 print 效果一样，但会在末尾新添加一行。
• printf：
• • 返回参数按顺序传递的格式化字符串：

printf "%s has %d dogs." .Name .NumberDogs
{{- printf "%d" (.Values.externalCache.port | int ) -}}
{{- printf "%s" .Values.existingSecret -}}

{{- printf "%v" .context.Values.redis.enabled -}}

# %s 字符串占位符，未解析的二进制字符串或切片
# %d 数字占位符，十进制
# %v 默认格式的值，当打印字典时，加号参数(%+v)可以添加字段名称

• • 更多占位符的使用，可以参考：官方文档。
• trim：trim 行数移除字符串两边的空格：

trim "   hello    "

• trimAll：
• • 从字符串中移除给定的字符：

trimAll "$" "$5.00"

• • 上述结果为：5.00 (作为一个字符串)。
• lower：
• • 将整个字符串转换成小写：

lower "HELLO"

• • 上述结果为：hello
• upper：
• • 将整个字符串转换成大写：

upper "hello"

• • 上述结果为：HELLO。
• title：
• • 首字母转换成大写：

title "hello world"

• • 上述结果为：Hello World。
• substr：
• • 获取字符串的子串，有三个参数：

start (int)
end (int)
string (string)
substr 0 5 "hello world"

• • 上述结果为：hello。
• abbrev：
• • 用省略号截断字符串 (…)：

abbrev 5 "hello world"
# 第一个参数：最大长度
# 第二个参数：字符串

• • 上述结果为：he…，因为将省略号算进了长度中。
• contains：测试字符串是否包含在另一个字符串中：

contains "cat" "catch"

• cat：
• • cat 函数将多个字符串合并成一个，用空格分隔：

cat "hello" "beautiful" "world"

• • 上述结果为：hello beautiful world。
• indent：
• • indent 以指定长度缩进给定字符串所在行，在对齐多行字符串时很有用：

indent 4 $lots_of_text

• • 上述结果会将每行缩进 4 个空格。
• nindent：
• • nindent 函数和 indent 函数一样，但可以在字符串开头添加新行：

nindent 4 $lots_of_text

• • 上述结果会在字符串所在行缩进 4 个字符，并且在开头新添加一行。
• replace：
• • 执行简单的字符串替换：

# 下面两行等价
replace " " "-" "I Am Henry VIII"
"I Am Henry VIII" | replace " " "-"

# 参数1：待替换字符串
# 参数2：要替换字符串
# 参数3：源字符串

• • 上述结果为：I-Am-Henry-VIII。
• date：
• • date 函数格式化日期，日期格式化为 YEAR-MONTH-DAY：

now | date "2006-01-02"

• 想了解更多内置函数，可以参考官方文档。

④ 类型转换函数

• Helm 提供了以下类型转换函数：
• • atoi: 字符串转换成整型；
• • float64: 转换成 float64；
• • int: 按系统整型宽度转换成 int；
• • int64: 转换成 int64；
• • toDecimal: 将 unix 八进制转换成 int64；
• • toString: 转换成字符串；
• • toStrings: 将列表、切片或数组转换成字符串列表；
• • toJson (mustToJson): 将列表、切片、数组、字典或对象转换成 JSON；
• • toPrettyJson (mustToPrettyJson): 将列表、切片、数组、字典或对象转换成格式化 JSON；
• • toRawJson (mustToRawJson): 将列表、切片、数组、字典或对象转换成 HTML 字符未转义的 JSON。

⑤ 正则表达式（Regular Expressions）

• Helm 包含以下正则表达式函数：
• • regexFind(mustRegexFind)
• -regexFindAll(mustRegexFindAll)
• -regexMatch (mustRegexMatch)
• -regexReplaceAll (mustRegexReplaceAll)
• -regexReplaceAllLiteral(mustRegexReplaceAllLiteral)
• -regexSplit (mustRegexSplit)

⑥ 编码和解码函数

• Helm 有以下编码和解码函数：
• -b64enc/b64dec: 编码或解码 Base64
• -b32enc/b32dec: 编码或解码 Base32

⑦ Dictionaries and Dict Functions

• Helm 提供了一个 key/value 存储类型称为 dict（"dictionary"的简称，Python 中也有），dict 是无序类型，字典的 key 必须是字符串。但值可以是任意类型，甚至是另一个 dict 或 list。
• 创建字典（dict），如下是创建三个键值对的字典：

$myDict := dict "name1" "value1" "name2" "value2" "name3" "value 3"

• 获取值（get）：
• • 给定一个映射和一个键，从映射中获取值，结果为 “value1”：

get $myDict "name1"

• • 注意如果没有找到，会简单返回""，不会生成 error。
• 添加键值对（set）：
• • 使用 set 给字典添加一个键值对：

$_ := set $myDict "name4" "value4"

• • 注意 set 返回字典（Go 模板函数的一个要求），因此可能需要像上面那样使用 $_ 赋值来获取值。
• 删除（unset）：
• • 给定一个映射和 key，从映射中删除这个 key：

$_ := unset $myDict "name4"

• • 和 set 一样，需要返回字典。
• 判断 key（hasKey）：
• • hasKey 函数会在给定字典中包含了给定 key 时返回 true：

hasKey $myDict "name1"

• • 如果 key 没找到，会返回 false。
• pluck：
• • pluck 函数给定一个键和多个映射，并获得所有匹配项的列表：

pluck "name1" $myDict $myOtherDict

• • 上述会返回的 list 包含了每个找到的值([value1 otherValue1])。
• 合并 dict（merge, mustMerge）：将两个或多个字典合并为一个， 目标字典优先：

$newdict := merge $dest $source1 $source2

• 获取所有 keys：
• • keys 函数会返回一个或多个 dict 类型中所有的 key 的 list，由于字典是无序的，key 不会有可预料的顺序，可以使用 sortAlpha 存储：

keys $myDict | sortAlpha

• • 当提供了多个词典时，key 会被串联起来，使用 uniq 函数和 sortAlpha 获取一个唯一有序的键列表：

keys $myDict $myOtherDict | uniq | sortAlpha

• 获取所有 values：
• • values 函数类似于 keys，返回一个新的 list 包含源字典中所有的 value（只支持一个字典）。

$vals := values $myDict

• • 上述结果为：list[“value1”, “value2”, “value 3”]。注意 values 不能保证结果的顺序；如果需要顺序，可以使用 sortAlpha。

⑧ Lists and List Functions

• Helm 提供了一个简单的 list 类型，包含任意顺序的列表。类似于数组或切片，但列表是被设计用于不可变数据类型。
• 创建列表：

$myList := list 1 2 3 4 5

• • 上述会生成一个列表 [1 2 3 4 5]。
• 获取列表第一项（first, mustFirst）：
• • 获取列表中的第一项，使用 first。

first $myList
# 返回 1

• • first 有问题时会出错，mustFirst 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 获取列表的尾部内容（rest, mustRest）：
• • 获取列表的尾部内容(除了第一项外的所有内容)，使用 rest：

rest $myList
# 返回 [2 3 4 5]

• • rest 有问题时会出错，mustRest 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 获取列表的最后一项（last, mustLast）：
• • 使用 last 获取列表的最后一项：

last $myList
# 返回 5。这大致类似于反转列表然后调用first。

• 获取列表所有内容（initial, mustInitial）：
• • 通过返回所有元素，但除了最后一个元素：

 initial $myList
 # 返回 [1 2 3 4]

• • initial 有问题时会出错，但是 mustInitial 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 末尾添加元素（append, mustAppend）：
• • 在已有列表中追加一项，创建一个新的列表：

$new = append $myList 6

• • 上述语句会设置为 [123456]，myList 会保持不变，
• • append 有问题时会出错，但 mustAppend 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 前面添加元素（prepend, mustPrepend）：
• • 将元素添加到列表的前面，生成一个新的列表：

prepend $myList 0

• • 上述语句会生成 [0 1 2 3 4 5]，$myList 会保持不变。
• • prepend 有问题时会出错，但 mustPrepend 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 多列表连接（concat）：
• • 将任意数量的列表串联成一个：

concat $myList ( list 6 7 ) ( list 8 )

• • 上述语句会生成 [1 2 3 4 5 6 7 8]，$myList 会保持不变。
• 反转（reverse, mustReverse）：
• • 反转给定的列表生成一个新列表：

reverse $myList

• • 上述语句会生成一个列表：[5 4 3 2 1]。
• • reverse 有问题时会出错，但 mustReverse 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 去重（uniq, mustUniq）：
• • 生成一个移除重复项的列表：

list 1 1 1 2 | uniq

• • 上述语句会生成 [1 2]。
• • uniq 有问题时会出错，但 mustUniq 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 过滤（without, mustWithout）：
• • without 函数从列表中过滤内容：

without $myList 3
# 上述语句会生成 [1 2 4 5]

• • 一个过滤器可以过滤多个元素：

without $myList 1 3 5
# 这样会得到： [2 4]

• • without 有问题时会出错，但 mustWithout 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 判断元素是否存在（has, mustHas）：
• • 验证列表是否有特定元素：

has 4 $myList

• • 上述语句会返回 true, 但 has “hello” $myList 就会返回 false。
• • has 有问题时会出错，但 mustHas 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 删除空项（compact, mustCompact）：
• • 接收一个列表并删除空值项：

$list := list 1 "a" "foo" ""
$copy := compact $list

• • compact 会返回一个移除了空值(比如， “”)的新列表。
• • compact 有问题时会出错，但 mustCompact 有问题时会向模板引擎返回错误。
• index：
• • 使用 index list [n]获取列表的第 n 个元素，使用 index list [n] [m] …获取多位列表元素：

index $myList 0 返回 1，同 myList[0]
index $myList 0 1 同 myList[0][1]

• 获取部分元素（slice, mustSlice）：从列表中获取部分元素，使用 slice list [n] [m]，等同于 list[n:m]：
• • slice $myList 返回 [1 2 3 4 5]，等同于 myList[:]；
• • slice $myList 3 返回 [4 5]等同于 myList[3:]；
• • slice $myList 1 3 返回 [2 3]等同于 myList[1:3]；
• • slice $myList 0 3 返回 [1 2 3]等同于 myList[:3]。
• • slice 有问题时会出错，但 mustSlice 有问题时会向模板引擎返回错误。
• 构建一个整数列表（until）：
• • until 函数构建一个整数范围：

until 5

• • 上述语句会生成一个列表：[0, 1, 2, 3, 4]。
• • 对循环语句很有用：range e := until 5。
• seq：

seq 5       => 1 2 3 4 5
seq -3      => 1 0 -1 -2 -3
seq 0 2     => 0 1 2
seq 2 -2    => 2 1 0 -1 -2
seq 0 2 10  => 0 2 4 6 8 10
seq 0 -2 -5 => 0 -2 -4

⑨ 数学函数（Math Functions）

• 求和（add）：使用 add 求和，接受两个或多个输入。
• 自加 1（add1）：自增加 1，使用 add1。
• 相减（sub）：相减使用 sub。
• 除（div）：整除使用 div。
• 取模（mod）：取模使用 mod。
• 相乘（mul）：相乘使用 mul，接受两个或多个输入。
• 获取最大值（max）：返回一组整数中最大的整数。
• 获取最小值（min）：返回一组数中最小的数。
• 获取长度（len）：以整数返回参数的长度。
• Network Functions：Helm 提供了几个网络函数：
• • getHostByName接收一个域名返回 IP 地址；
• • getHostByName "www.google.com"会返回对应的 www.google.com 的地址。

⑩ 条件语句

• 运算符：

eq: 等于（equal to）
ne: 不等于（not equal to）
lt: 小于（less than）
le: 小于等于（less than or equal to）
gt: 大于（greater than）
ge: 大于等于（greater than or equal to）

• if/else 用法：

{{if 命令}}
…
{{else if 命令}}
…
{{else}}
…
{{end}}

• 如果是以下值时，管道会被设置为 false：

布尔false
数字0
空字符串
nil (空或null)
空集合(map, slice, tuple, dict, array)

• 示例：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
data:
  myvalue: "Hello World"
  drink: {{ .Values.favorite.drink | default "tea" | quote }}
  food: {{ .Values.favorite.food | upper | quote }}
  {{ if eq .Values.favorite.drink "coffee" }}mug: "true"{{ end }}

⑪ 变更作用域 with

• 下一个控制结构是 with 操作，这个用来控制变量范围。回想一下，.是对当前作用域 的引用，因此 .Values 就是告诉模板在当前作用域查找 Values 对象。
• with 的语法与 if 语句类似：

{{ with PIPELINE }}
  # restricted scope
{{ end }}

• 作用域可以被改变，with 允许特定对象设定当前作用域(.)。比如，已经在使用.Values.favorite，修改配置映射中的.的作用域指向.Values.favorite：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- with .Values.favorite }}
  drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
  food: {{ .food | upper | quote }}
  {{- end }}

• 但是这里有个注意事项，在限定的作用域内，无法使用.访问父作用域的对象。错误示例如下：

{{- with .Values.favorite }}
drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
food: {{ .food | upper | quote }}
release: {{ .Release.Name }}
{{- end }}

• 这样会报错因为 Release.Name 不在.限定的作用域内。但是如果对调最后两行就是正常的， 因为在{{ end }}之后作用域被重置：

{{- with .Values.favorite }}
drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
food: {{ .food | upper | quote }}
{{- end }}
release: {{ .Release.Name }}

• 或者可以使用$从父作用域中访问Release.Name对象，当模板开始执行后$会被映射到根作用域，且执行过程中不会更改。如下也可以正常工作：

{{- with .Values.favorite }}
drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
food: {{ .food | upper | quote }}
release: {{ $.Release.Name }}
{{- end }}

• 也可以在外边定义变量，遵循 $name 变量的格式且指定了一个特殊的赋值运算符：:=，可以使用针对 Release.Name 的变量重写上述内容：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- $relname := .Release.Name -}}
  {{- with .Values.favorite }}
  drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
  food: {{ .food | upper | quote }}
  release: {{ $relname }}
  {{- end }}

• 注意在 with 块开始之前，赋值$relname:=.Release.Name，现在在with块中，$relname 变量仍会执行版本名称。

⑫ rang 循环语句

• 很多编程语言支持使用 for 循环、foreach 循环，或者类似的方法机制。在 Helm 的模板语言中，在一个集合中迭代的方式是使用 range 操作符。
• 定义 values：

favorite:
  drink: coffee
  food: pizza
pizzaToppings:
  - mushrooms
  - cheese
  - peppers
  - onions

• 现在有了一个 pizzaToppings 列表（模板中称为切片），修改模板把这个列表打印到配置映射中：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- with .Values.favorite }}
  drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
  food: {{ .food | upper | quote }}
  {{- end }}
  toppings: |-
    {{- range .Values.pizzaToppings }}
    - {{ . | title | quote }}
    {{- end }}

• 有时能在模板中快速创建列表然后迭代很有用，Helm 模板的 tuple 可以很容易实现该功能。在计算机科学中， 元组表示一个有固定大小的类似列表的集合，但可以是任意数据类型，这大致表达了 tuple 的用法：

  sizes: |-
    {{- range tuple "small" "medium" "large" }}
    - {{ . }}
    {{- end }}
上述模板会生成以下内容：

  sizes: |-
    - small
    - medium
    - large

⑬ 命名模板

• 此时需要越过模板，开始创建其它内容，该部分可以看到如何在一个文件中定义命名模板，并在其他地方使用。命名模板（有时称作一个“部分”或一个“子模板”）仅仅是在文件内部定义的模板，并使用了一个名字。
• 三种声明和管理模板的方法：define，template，和 block，在这部分将使用这三种操作并介绍一种特殊用途的 include方法，类似于 template 操作。
• 命名模板时要记住一个重要细节：模板名称是全局的，如果想声明两个相同名称的模板，哪个最后加载就使用哪个，因为在子 chart 中的模板和顶层模板一起编译，命名时要注意 chart 特定名称。
• 一个常见的命名惯例是用 chart 名称作为模板前缀：{{ define “mychart.labels” }}，使用特定 chart 名称作为前缀可以避免可能因为两个不同 chart 使用了相同名称的模板而引起的冲突。
• 在编写模板细节之前，文件的命名惯例需要注意：
• • templates/中的大多数文件被视为包含 Kubernetes 清单；
• • NOTES.txt 是个例外；
• • 命名以下划线(_)开始的文件则假定没有包含清单内容，这些文件不会渲染为 Kubernetes 对象定义，但在其他 chart 模板中都可用。
• 这些文件用来存储局部和辅助对象，实际上当我们第一次创建 mychart 时，会看到一个名为 _helpers.tpl 的文件，这个文件是模板局部的默认位置。
• 用 define 和 template 声明和使用模板：
• • define 操作允许我们在模板文件中创建一个命名模板，语法如下：

{{- define "MY.NAME" }}
  # body of template here
{{- end }}

• • 可以定义一个模板封装 Kubernetes 的标签：

{{- define "mychart.labels" }}
  labels:
    generator: helm
    date: {{ now | htmlDate }}
{{- end }}

• • 现在将模板嵌入到了已有的配置映射中，然后使用 template 包含进来：

{{- define "mychart.labels" }}
  labels:
    generator: helm
    date: {{ now | htmlDate }}
{{- end }}
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
  {{- template "mychart.labels" }}
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- range $key, $val := .Values.favorite }}
  {{ $key }}: {{ $val | quote }}
  {{- end }}

• • 当模板引擎读取该文件时，它会存储 mychart.labels 的引用直到 template "mychart.labels"被调用，然后会按行渲染模板，因此结果类似这样：

# Source: mychart/templates/configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: running-panda-configmap
  labels:
    generator: helm
    date: 2022-09-04
data:
  myvalue: "Hello World"
  drink: "coffee"
  food: "pizza"

• • 按照惯例，Helm chart 将这些模板放置在局部文件中，一般是_helpers.tpl，把这个方法移到那里：

{{/* Generate basic labels */}}
{{- define "mychart.labels" }}
  labels:
    generator: helm
    date: {{ now | htmlDate }}
{{- end }}

• 设置模板范围：
• • 在上面定义的模板中，没有使用任何对象，仅仅使用了方法，修改定义好的模板让其包含 chart 名称和版本号：

{{/* Generate basic labels */}}
{{- define "mychart.labels" }}
  labels:
    generator: helm
    date: {{ now | htmlDate }}
    chart: {{ .Chart.Name }}
    version: {{ .Chart.Version }}
{{- end }}

• include 方法：
• • 假设定义了一个简单模板如下：

{{- define "mychart.app" -}}
app_name: {{ .Chart.Name }}
app_version: "{{ .Chart.Version }}"
{{- end -}}

• • 现在假设想把这个插入到模板的 labels:部分和 data:部分：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
  labels:
    {{ template "mychart.app" . }}
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- range $key, $val := .Values.favorite }}
  {{ $key }}: {{ $val | quote }}
  {{- end }}
{{ template "mychart.app" . }}

• • 如果渲染这个，会得到以下错误：

$ helm install --dry-run measly-whippet ./mychart
Error: unable to build kubernetes objects from release manifest: error validating "": error validating data: [ValidationError(ConfigMap): unknown field "app_name" in io.k8s.api.core.v1.ConfigMap, ValidationError(ConfigMap): unknown field "app_version" in io.k8s.api.core.v1.ConfigMap]

• • 要查看渲染了什么，可以用–disable-openapi-validation参数重新执行：helm install --dry-run --disable-openapi-validation measly-whippet ./mychart。输入不是想要的：

# Source: mychart/templates/configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: measly-whippet-configmap
  labels:
    app_name: mychart
app_version: "0.1.0"
data:
  myvalue: "Hello World"
  drink: "coffee"
  food: "pizza"
app_name: mychart
app_version: "0.1.0"

• • 注意两处的 app_version 缩进都不对，这是为什么呢？因为被替换的模板中文本是左对齐的，由于template是一个行为，不是方法，无法将 template 调用的输出传给其他方法，数据只是简单地按行插入。为了处理这个问题，Helm 提供了一个include，可以将模板内容导入当前管道，然后传递给管道中的其他方法。如下所示，使用 indent 正确地缩进了 mychart.app 模板：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
  labels:
{{ include "mychart.app" . | indent 4 }}
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- range $key, $val := .Values.favorite }}
  {{ $key }}: {{ $val | quote }}
  {{- end }}
{{ include "mychart.app" . | indent 2 }}

• • 现在生成的 YAML 每一部分都可以正确缩进：

# Source: mychart/templates/configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: edgy-mole-configmap
  labels:
    app_name: mychart
    app_version: "0.1.0"
data:
  myvalue: "Hello World"
  drink: "coffee"
  food: "pizza"
  app_name: mychart
  app_version: "0.1.0"

• • include 相较于使用 template，在 helm 中使用 include 被认为是更好的方式 只是为了更好地处理 YAML 文档的输出格式。

⑭ NOTES.txt 文件

• 在 helm install 或 helm upgrade 命令的最后，Helm 会打印出对用户有用的信息，使用模板可以高度自定义这部分信息。要在 chart 添加安装说明，只需创建templates/NOTES.txt文件即可，该文件是纯文本，但会像模板一样处理， 所有正常的模板函数和对象都是可用的。
• 创建一个简单的 NOTES.txt 文件：

Thank you for installing {{ .Chart.Name }}.

Your release is named {{ .Release.Name }}.

To learn more about the release, try:

  $ helm status {{ .Release.Name }}
  $ helm get all {{ .Release.Name }}

• 如果执行 helm install rude-cardinal ./mychart 会在底部看到：

RESOURCES:
==> v1/Secret
NAME                   TYPE      DATA      AGE
rude-cardinal-secret   Opaque    1         0s

==> v1/ConfigMap
NAME                      DATA      AGE
rude-cardinal-configmap   3         0s


NOTES:
Thank you for installing mychart.

Your release is named rude-cardinal.

To learn more about the release, try:

  $ helm status rude-cardinal
  $ helm get all rude-cardinal

• 使用 NOTES.txt 这种方式是给用户提供关于如何使用新安装的 chart 细节信息的好方法。尽管并不是必需的，强烈建议创建一个NOTES.txt文件。

⑮ 模板调试

• 调试模板可能很棘手，因为渲染后的模板发送给了 Kubernetes API server，可能会以格式化以外的原因拒绝 YAML 文件。以下命令有助于调试：
• • helm lint 是验证 chart 是否遵循最佳实践的首选工具；
• • helm install --dry-run --debug 或 helm template --debug：这是让服务器渲染模板的好方法，然后返回生成的清单文件；
• • helm get manifest: 这是查看安装在服务器上的模板的好方法。
• 当 YAML 文件解析失败，但想知道生成了什么，检索 YAML 一个简单的方式是注释掉模板中有问题的部分， 然后重新运行 helm install --dry-run --debug：

apiVersion: v2
# some: problem section
# {{ .Values.foo | quote }}

• 以上内容会被渲染同时返回完整的注释：

apiVersion: v2
# some: problem section
#  "bar"