学习Helm来提高K8S运维效率
阶段一：了解 Helm 的基础知识和概念
Helm 简介：
- Helm 是 Kubernetes 的一个包管理工具，用于简化应用程序在 Kubernetes 上的部署和管理过程。
- 它允许您使用预定义的模板（Charts）来描述应用程序的组件、依赖关系和配置。
- Helm Charts 可以重复使用，提高了应用程序的可维护性和可扩展性。
Helm 架构
- Helm 包含两个主要组件：Helm 客户端和 Tiller（在 Helm 3 中已移除）。
- Helm 客户端用于与用户交互，管理 Charts 和发布 Releases。
- Tiller 是 Helm 的服务端组件，负责在 Kubernetes 集群中创建和管理资源。
Helm Charts
- Helm Chart 是一个预定义的应用程序模板，用于描述如何在 Kubernetes 上部署应用程序。
- Chart 包含 Kubernetes 资源定义文件（YAML 格式），如 Deployment、Service、ConfigMap 等。
- Chart 中使用模板引擎（Go 的 text/template 和 sprig 函数库）来生成可配置的 Kubernetes 资源。
- Chart 还包含 values.yaml 文件，用于存储配置选项和参数化的值，使 Chart 可以根据不同的环境进行配置。
阶段二：安装和配置 Helm
安装 Helm
- 按照 Helm 官方网站的安装指南进行安装。通常，您可以从 Helm GitHub 存储库下载适用于您的操作系统的最新版本。
- 安装完成后，确保将 Helm 可执行文件添加到系统 PATH 中，以便在任何目录下都可以运行 Helm 命令。
初始化 Helm（对于 Helm 2）
- 使用 helm init 命令在 Kubernetes 集群上初始化 Helm，并部署 Tiller。
- 在 Helm 3 中，Tiller 已被移除，初始化过程变得更加简单，您不再需要执行 helm init。
添加 Helm 仓库
- Helm 仓库是存储 Helm Charts 的地方。您可以从默认的公共仓库获取 Charts，也可以添加自定义的仓库。
- 使用
helm repo add- 命令添加仓库，比如添加 stable 仓库：
helm repo add stable https://charts.helm.sh/stable阶段三：使用 Helm 管理应用程序
搜索和查看 Charts
- 使用 helm search repo 命令来搜索 Helm 仓库中的 Charts，并查看 Charts 的详细信息。
- 例如，搜索 WordPress Chart：
helm search repo wordpress- 查看 Chart 的详细信息：
helm show chart stable/wordpress安装应用程序
- 使用 helm install 命令安装 Helm Chart 到 Kubernetes 集群。
- 例如，安装 WordPress Chart：
helm install my-wordpress stable/wordpress- 上述命令会将 WordPress 安装为一个 Helm Release，Release 名称为 my-wordpress。
查看已安装的应用程序
- 使用 helm list 命令查看已安装的 Helm Releases 及其状态。
- 例如，查看已安装的 Releases：
helm list卸载应用程序
- 使用 helm uninstall 命令卸载已安装的 Helm Release。
- 例如，卸载名为 my-wordpress 的 Release：
helm uninstall my-wordpress更新应用程序
- 使用 helm upgrade 命令更新已安装的 Helm Release。
- 例如，更新 my-wordpress Release 的 Chart 版本：
helm upgrade my-wordpress stable/wordpress --version 9.0.0回滚应用程序
- 使用 helm rollback 命令回滚到之前的 Helm Release 版本。
- 例如，回滚 my-wordpress Release 到第一个版本：
helm rollback my-wordpress 1阶段四：编写自定义的 Helm Charts
Chart 结构
- Helm Chart 的目录结构非常重要，它影响了 Chart 的可读性和维护性。
- 典型的 Chart 目录结构如下：
├── Chart.yaml # Chart 的元信息，包括版本、名称、描述等
├── values.yaml # 默认的配置值
├── charts/ # 用于存放其他依赖的 Helm Charts
└── templates/ # 存放模板文件，生成 Kubernetes 资源Chart 模板
- Helm 使用 Go 的 text/template 和 sprig 函数库作为模板引擎，模板中包含注释和代码。
- 模板中的重要变量有 .Values、.Release 和 .Template。
.Values- 可用于访问 values.yaml 中定义的值，例如：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: {{ .Values.appName }}Values 文件
- Values 文件用于存储配置选项和参数化 Chart 的部署，使 Chart 可以在不同环境中进行配置。
- 在 values.yaml 文件中，您可以定义默认的配置值，并且在模板文件中使用这些值。
- 例如，在 values.yaml 中定义：
appName: my-app
replicas: 3
image:
repository: myregistry/my-app
tag: latest依赖管理
- Helm 允许您在 Chart 中管理依赖关系，这样您可以更好地组织和复用 Charts。
- 可以在 Chart.yaml 中使用 dependencies 字段指定依赖的 Charts。
- 通过 helm dependency 命令下载和更新依赖的 Charts。
- 了解如何在 Chart 中使用依赖的资源，例如，将其他 Chart 中的服务作为子 Chart 部署到您的应用程序中。
阶段五：高级主题
使用 Helm Hooks
Helm Hooks 允许您在特定阶段执行脚本，例如在安装、升级或删除 Helm Release 的不同生命周期中。这对于执行应用程序初始化、数据库迁移、配置更新等操作非常有用。
使用 Helm Hooks 的一般步骤：
- 在 Chart 中定义 Hooks：在 Chart 的 templates 目录中，创建一个或多个以 .yaml 结尾的文件，这些文件将包含 Hook 的定义。例如，templates/pre-install.yaml 文件定义了一个在安装 Release 前执行的 Hook。
- 使用 Hook 模板：在 Hook 模板中，您可以使用 Helm 的模板引擎来生成 Kubernetes 资源，就像您在其他模板中所做的那样。
- 在 Chart 的 Chart.yaml 文件中指定 Hook：在 Chart.yaml 文件的 hooks 部分，您可以为每个 Hook 文件定义一个条目，以指定何时执行该 Hook。
使用示例：
假设您有一个 pre-install.yaml 文件，其中包含以下内容：
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: {{ .Release.Name }}-pre-install-job
spec:
template:
spec:
containers:
- name: pre-install
image: busybox
command: ['sh', '-c', 'echo "Pre-install hook executed"']
restartPolicy: Never在 Chart.yaml 文件的 hooks 部分，添加以下内容：
hooks:
pre-install:
- name: pre-install-job
manifest: templates/pre-install.yaml这样，在安装 Release 之前，Helm 将创建一个名为 pre-install-job 的 Job，并在其中执行定义的操作。
使用 Helm Secrets
Helm Secrets 是一个 Helm 插件，用于管理加密的敏感信息，如密码、证书等。它使用 PGP 密钥对敏感数据进行加密，确保在 Chart 中不明文存储敏感信息。
使用 Helm Secrets 的一般步骤：
- 安装 Helm Secrets：首先，您需要安装 Helm Secrets 插件。您可以通过在 Helm 客户端上执行以下命令来安装它：
helm plugin install https://github.com/zendesk/helm-secrets- 初始化 Helm Secrets：在 Helm Chart 中使用 Helm Secrets 插件之前，需要对 Chart 进行初始化，以确保密钥环境正确设置。
helm secrets init - 加密敏感信息：在 Chart 的 values.yaml 文件中，您可以使用 Helm Secrets 提供的 helm secrets enc 命令加密敏感信息。
helm secrets enc values.yaml- 解密敏感信息：在需要访问敏感信息的时候，您可以使用 Helm Secrets 提供的 helm secrets dec 命令解密它们。
helm secrets dec values.yaml使用示例：
假设您在 values.yaml 文件中有以下敏感信息：
password: mysecretpassword使用以下命令对其进行加密：
helm secrets enc values.yaml这将生成一个名为 values.yaml.dec 的加密文件。在使用 Chart 时，Helm Secrets 会自动解密这些敏感信息。
使用 Helm Plugins
Helm 插件是一种扩展 Helm 功能的方式，它允许您添加自定义命令或功能。可以使用 Helm 插件来扩展 Helm 的能力，实现特定的自动化或增强用户体验。
编写 Helm 插件
首先，您需要编写自己的 Helm 插件，这通常是一个独立的可执行文件。
编写 Helm 插件需要以下步骤：
- 创建一个新的目录，并命名为您的插件名称，例如 helm-plugin-example。
- 在该目录下创建一个名为 helm-plugin-example.go 的 Go 语言源代码文件。
- 在 helm-plugin-example.go 文件中编写插件的代码。一个简单的 Helm 插件需要实现以下接口：
go
package main
import (
"fmt"
"os"
"github.com/mitchellh/cli"
)
type Plugin struct{}
func (p *Plugin) Help() string {
return "This is a Helm plugin example"
}
func (p *Plugin) Synopsis() string {
return "A brief description of the plugin"
}
func (p *Plugin) Run(args []string) int {
fmt.Println("Running the Helm plugin example")
return 0
}
func main() {
plugin := &Plugin{}
cli := &cli.CLI{
Args: os.Args[1:],
Commands: map[string]cli.CommandFactory{},
HelpFunc: cli.BasicHelpFunc("helm-plugin-example"),
Synopsis: "A brief description of the plugin",
}
exitCode, err := cli.Run()
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error: %s\n", err)
}
os.Exit(exitCode)
}这是一个非常简单的例子，实际的 Helm 插件可能包含更多复杂的逻辑和功能。
构建 Helm 插件
编写完 Helm 插件的代码后，您需要构建它，生成一个可执行的二进制文件。
- 在插件目录中执行以下命令，使用 Go 语言的编译器构建插件：
go build -o helm-plugin-example- 这将在插件目录中生成一个名为 helm-plugin-example 的可执行文件。
安装 Helm 插件
将编写的插件二进制文件放置在 Helm 客户端可以访问的位置，例如将其添加到系统 PATH 或放在 Helm 客户端所在目录。
在构建好插件后，您需要将它安装到 Helm 客户端，以便 Helm 可以识别并调用您的插件。
- 将插件二进制文件复制到 Helm 客户端可以访问的位置，例如将其放在 Helm 客户端所在目录，或将其添加到系统 PATH。
- 确保插件可执行权限，以便 Helm 可以执行它。
使用 Helm 插件
现在您的 Helm 插件已经安装，您可以在 Helm 命令前加上插件名称，调用您编写的自定义 Helm 命令。
使用示例：
假设您编写了一个名为 helm-plugin-example 的 Helm 插件，并将其安装到系统 PATH。然后，您可以执行以下命令运行插件：
helm plugin-example插件将输出 "Running the Helm plugin example"。
更复杂的 Helm 插件功能：
您可以通过编写更复杂的 Helm 插件来实现更多功能，例如：
- 调用 Kubernetes API：您的插件可以与 Kubernetes API 交互，获取资源信息、执行操作等。
- 增强 Helm 命令：您可以扩展 Helm 命令，添加自定义的参数、选项或子命令。
- 与外部系统集成：您的插件可以与其他系统进行集成，例如配置管理工具、CI/CD 系统等。
- 读取和操作 Helm Charts：您的插件可以读取和操作 Helm Charts 的内容，例如解析 Chart 文件、获取资源信息等。