Kubernetes 之 Helm
什么是 Helm
每个成功的软件平台都有一个优秀的打包系统，比如Debian、Ubuntu 的 apt，RedHat、CentOS 的 yum。Helm 则是 Kubernetes上 的包管理器，方便我们更好的管理应用。
在没使用 helm 之前，向 kubernetes 部署应用，我们要依次部署 deployment、svc 等，步骤较繁琐。 况且随着很多项目微服务化，复杂的应用在容器中部署以及管理显得较为复杂，helm 通过打包的方式，支持发布的版本管理和控制， 很大程度上简化了 Kubernetes 应用的部署和管理。
Helm本质就是让K8s的应用管理（Deployment、Service等）可配置，可以通过类似于传递环境变量的方式能动态生成。通过动态生成K8s资源清单文件（deployment.yaml、service.yaml）。 然后调用 Kubectl 自动执行 K8s 资源部署。
Helm 是官方提供的类似于 YUM 的包管理器，是部署环境的流程封装。Helm 有三个重要的概念：Chart 、Repository 和 Release
●Chart：Helm 的软件包，采用 TAR 格式。是创建一个应用的信息集合，包括各种 Kubernetes 对象的配置模板、参数定义、依赖关系、文档说明等。chart 是应用部署的自包含逻辑单元。 可以将 chart 想象成 apt、yum 中的软件安装包。
●Release：是 chart 的运行实例，代表了一个正在运行的应用。当 chart 被安装到 Kubernetes 集群，就生成一个 release。chart 能够多次安装到同一个集群，每次安装都是一个 release。
●Repository（仓库）：Charts 仓库，用于集中存储和分发 Charts。Repository 本质上是一个 Web 服务器，该服务器保存了一系列的 Chart 软件包以供用户下载，并且提供了一个该 Repository 的 Chart 包的清单文件以供查询。Helm 可以同时管理多个不同的 Repository。
总结：Helm 安装 charts 到 Kubernetes 集群中，每次安装都会创建一个新的 release。你可以在 Helm 的 chart repositories 中寻找新的 chart。
//Helm3 与 Helm2 的区别：
Helm2 是 C/S 架构，主要分为客户端 helm 和服务端 Tiller。在 Helm 2 中，Tiller 是作为一个 Deployment 部署在 kube-system 命名空间中，很多情况下，我们会为 Tiller 准备一个 ServiceAccount ，这个 ServiceAccount 通常拥有集群的所有权限。
用户可以使用本地 Helm 命令，自由地连接到 Tiller 中并通过 Tiller 创建、修改、删除任意命名空间下的任意资源。
在 Helm 3 中，Tiller 被移除了。新的 Helm 客户端会像 kubectl 命令一样，读取本地的 kubeconfig 文件，使用我们在 kubeconfig 中预先定义好的权限来进行一系列操作。
Helm 的官方网站 https://helm.sh/
------------------- Helm 部署 -------------------
1、安装 helm
//下载二进制 Helm client 安装包
https://github.com/helm/helm/tags
tar -zxvf helm-v3.6.0-linux-amd64.tar.gz
mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm
helm version
//命令补全
source <(helm completion bash)
2、使用 helm 安装 Chart
//添加常用的 chart 仓库，
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo add stable http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts
helm repo add aliyun https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts
helm repo add incubator https://charts.helm.sh/incubator
//更新 charts 列表
helm repo update
helm repo list
//查看 stable 仓库可用的 charts 列表
helm search repo stable
//删除 incubator 仓库
helm repo remove incubator
//查看 chart 信息
helm show chart stable/mysql #查看指定 chart 的基本信息
helm show all stable/mysql #获取指定 chart 的所有信息
//安装 chart
helm install my-redis bitnami/redis [-n default] #指定 release 的名字为 my-redis，-n 指定部署到 k8s 的 namespace
helm install bitnami/redis --generate-name #不指定 release 的名字时，需使用 –generate-name 随机生成一个名字
//查看所有 release
helm ls
helm list
//查看指定的 release 状态
helm status my-redis
//删除指定的 release
helm uninstall my-redis
------------------- Helm 自定义模板 -------------------
charts 除了可以在 repo 中下载，还可以自己自定义，创建完成后通过 helm 部署到 k8s。
//拉取 chart
mkdir /opt/helm
cd /opt/helm
helm pull stable/mysql
ls
mysql-1.6.9.tgz
tar xf mysql-1.6.9.tgz
yum install -y tree
tree mysql
mysql
├── Chart.yaml
├── README.md
├── templates
│ ├── configurationFiles-configmap.yaml
│ ├── deployment.yaml
│ ├── _helpers.tpl
│ ├── initializationFiles-configmap.yaml
│ ├── NOTES.txt
│ ├── pvc.yaml
│ ├── secrets.yaml
│ ├── serviceaccount.yaml
│ ├── servicemonitor.yaml
│ ├── service.yaml
│ ├── ingress.yaml
│ └── tests
│ ├── test-configmap.yaml
│ └── test.yaml
└── values.yaml
可以看到，一个 chart 包就是一个文件夹的集合，文件夹名称就是 chart 包的名称。
#chart 是包含至少两项内容的helm软件包：
（1）软件包自描述文件 Chart.yaml，这个文件必须有 name 和 version（chart版本） 的定义
（2）一个或多个模板，其中包含 Kubernetes 清单文件：
●NOTES.txt：chart 的“帮助文本”，在用户运行 helm install 时显示给用户
●deployment.yaml：创建 deployment 的资源清单文件
●service.yaml：为 deployment 创建 service 的资源清单文件
●ingress.yaml: 创建 ingress 对象的资源清单文件
●_helpers.tpl：放置模板助手的地方，可以在整个 chart 中重复使用
//创建自定义的 chart
helm create nginx
tree nginx
nginx
├── charts
├── Chart.yaml
├── templates
│ ├── deployment.yaml
│ ├── _helpers.tpl
│ ├── hpa.yaml
│ ├── ingress.yaml
│ ├── NOTES.txt
│ ├── serviceaccount.yaml
│ ├── service.yaml
│ └── tests
│ └── test-connection.yaml
└── values.yaml
cat nginx/templates/deployment.yaml
#在 templates 目录下 yaml 文件模板中的变量（go template语法）的值默认是在 nginx/values.yaml 中定义的，只需要修改 nginx/values.yaml 的内容，也就完成了 templates 目录下 yaml 文件的配置。
比如在 deployment.yaml 中定义的容器镜像：
image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag | default .Chart.AppVersion }}"
cat nginx/values.yaml | grep repository
repository: nginx
#以上变量值是在 create chart 的时候就自动生成的默认值，你可以根据实际情况进行修改。
//修改 chart
vim nginx/Chart.yaml
apiVersion: v2
name: nginx #chart名字
description: A Helm chart for Kubernetes
type: application #chart类型，application或library
version: 0.1.0 #chart版本
appVersion: 1.16.0 #application部署版本
vim nginx/values.yaml
//打包 chart
helm lint nginx #检查依赖和模版配置是否正确
helm package nginx #打包 chart，会在当前目录下生成压缩包 nginx-0.1.0.tgz
//部署 chart
helm install nginx ./nginx --dry-run --debug #使用 --dry-run 参数验证 Chart 的配置，并不执行安装
helm install nginx ./nginx -n default #部署 chart，release 版本默认为 1
或者
helm install nginx ./nginx-0.1.0.tgz
#可根据不同的配置来 install，默认是 values.yaml
helm install nginx ./nginx -f ./nginx/values-prod.yaml
helm ls
NAME NAMESPACE REVISION UPDATED STATUS CHART APP VERSION
nginx default 1 2022-01-18 23:43:06.170248683 +0800 CST deployed nginx-0.1.0 1.16.0
kubectl get pod,svc
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/nginx-67779bd969-kq2fm 1/1 Running 0 58m
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1
service/nginx ClusterIP 10.100.0.171
#部署 ingress
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
wget https://gitee.com/mirrors/ingress-nginx/raw/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml
kubectl apply -f mandatory.yaml
kubectl apply -f service-nodeport.yaml
kubectl get pod,svc -n ingress-nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/nginx-ingress-controller-54b86f8f7b-jjlnj 1/1 Running 0 79s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/ingress-nginx NodePort 10.101.36.34
kubectl get ingress
NAME CLASS HOSTS ADDRESS PORTS AGE
nginx
vim /etc/hosts
.....
192.168.80.12 node02 www.xny.com
curl http://www.xny.com:30665
//修改为 NodePort 访问后，升级
vim nginx/values.yaml
service:
type: NodePort
port: 80
nodePort: 30080
ingress:
enabled: false
replicaCount: 1
image:
repository: nginx
pullPolicy: IfNotPresent
tag: "latest" #设置镜像标签
imagePullSecrets: []
nameOverride: ""
fullnameOverride: ""
serviceAccount:
create: true
annotations: {}
name: ""
podAnnotations: {}
podSecurityContext: {}
# fsGroup: 2000
securityContext: {}
# capabilities:
# drop:
# - ALL
# readOnlyRootFilesystem: true
# runAsNonRoot: true
# runAsUser: 1000
service:
type: ClusterIP
port: 80
ingress:
enabled: true #开启 ingress
className: ""
annotations: {}
# kubernetes.io/ingress.class: nginx
# kubernetes.io/tls-acme: "true"
hosts:
- host: www.xny.com #指定ingress域名
paths:
- path: /
pathType: Prefix #指定ingress路径类型
tls: []
# - secretName: chart-example-tls
# hosts:
# - chart-example.local
resources:
limits:
cpu: 100m
memory: 128Mi
requests:
cpu: 100m
memory: 128Mi
autoscaling:
enabled: false
minReplicas: 1
maxReplicas: 100
targetCPUUtilizationPercentage: 80
# targetMemoryUtilizationPercentage: 80
nodeSelector: {}
tolerations: []
affinity: {}vim nginx/templates/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: {{ include "nginx.fullname" . }}
labels:
{{- include "nginx.labels" . | nindent 4 }}
spec:
type: {{ .Values.service.type }}
ports:
- port: {{ .Values.service.port }}
targetPort: http
protocol: TCP
name: http
nodePort: {{ .Values.service.nodePort }} #指定 nodePort
selector:
{{- include "nginx.selectorLabels" . | nindent 4 }}升级 release，release 版本加 1
helm upgrade nginx nginx
kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1
nginx NodePort 10.100.0.171
curl 192.168.80.14:30080
//回滚
#根据 release 版本回滚
helm history nginx #查看 release 版本历史
helm rollback nginx 1 #回滚 release 到版本1
helm history nginx #nginx release 已经回滚到版本 1
REVISION UPDATED STATUS CHART APP VERSION DESCRIPTION
1 Tue Jan 18 23:43:06 2022 superseded nginx-0.1.0 1.16.0 Install complete
2 Wed Jan 19 01:02:42 2022 superseded nginx-0.1.0 1.16.0 Upgrade complete
3 Wed Jan 19 01:04:52 2022 deployed nginx-0.1.0 1.16.0 Rollback to 1
#通常情况下，在配置好 templates 目录下的 kubernetes 清单文件后，后续维护一般只需要修改 Chart.yaml 和 values.yaml 即可。
//在命令行使用 --set 指定参数来部署（install,upgrade）release
#注：此参数值会覆盖掉在 values.yaml 中的值，如需了解其它的预定义变量参数，可查看 helm 官方文档。
helm upgrade nginx nginx --set image.tag='1.15'
------------------- Helm 仓库 -------------------
helm 可以使用 harbor 作为本地仓库，将自定义的 chart 推送至 harbor 仓库。
//安装 harbor
#上传 harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz 和 docker-compose 文件到 /opt 目录
cd /opt
cp docker-compose /usr/local/bin/
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
tar zxf harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz
cd harbor/
vim harbor.yml
hostname: 192.168.80.13
harbor_admin_password: Harbor12345 #admin用户初始密码
data_volume: /data #数据存储路径，自动创建
chart:
absolute_url: enabled #在chart中启用绝对url
log:
level: info
local:
rotate_count: 50
rotate_size: 200M
location: /var/log/harbor #日志路径
#安装带有 Clair service 和 chart 仓库服务的 Harbor
./install.sh --with-clair --with-chartmuseum
//安装 push 插件
#在线安装
helm plugin install https://github.com/chartmuseum/helm-push
#离线安装
wget https://github.com/chartmuseum/helm-push/releases/download/v0.8.1/helm-push_0.8.1_linux_amd64.tar.gz
mkdir ~/.local/share/helm/plugins/helm-push
tar -zxvf helm-push_0.8.1_linux_amd64.tar.gz -C ~/.local/share/helm/plugins/helm-push
helm repo ls
#登录 Harbor WEB UI 界面，创建一个新项目
浏览器访问：http://192.168.80.10 ，默认的管理员用户名和密码是 admin/Harbor12345
点击 “+新建项目” 按钮
填写项目名称为 “chart_repo”，访问级别勾选 “公开”，点击 “确定” 按钮，创建新项目
#添加仓库
helm repo add harbor http://192.168.80.13/chartrepo/chart_repo --username=admin --password=Harbor12345
#注：这里的 repo 的地址是
#推送 chart 到 harbor 中
cd /opt/helm
helm push nginx harbor
#查看 chart_repo 项目中的 Helm Charts