k8s之Helm

理论：

什么是 He lm

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

1、Repository（仓库）：

Helm 的软件仓库，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。

2、Chart：

Helm 的软件包，采用 TAR 格式。类似于 APT 的 DEB 包或者 YUM 的 RPM 包，其包含了一组定义 Kubernetes 资源相关的 YAML 文件。
 

3、●Release：

使用 helm install 命令在 Kubernetes 集群中部署的 Chart 称为 Release。可以理解为 Helm 使用 Chart 包部署的一个应用实例。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。

以 MySQL chart 为例，如果你想在你的集群中运行两个数据库，你可以安装该 chart 两次。每一个数据库都会拥有它自己的 release 和 release name。可以将 release 想象成应用程序发布的版本号。
 

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/

实例：

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 char

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
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.kgc.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: {}

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

kubectl get pod,svc

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

kubectl get ingress

vim /etc/hosts
.....
192.168.10.21 node02 www.kgc.com

curl http://www.kgc.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

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
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

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'

扩展

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: 192.168.10.19
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://192.168.10.19 ，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://192.168.10.19/chartrepo/chart_repo --username=admin --password=Harbor12345
#注：这里的 repo 的地址是/chartrepo/<项目名称>，Harbor 中每个项目是分开的 repo。如果不提供项目名称， 则默认使用 library 这个项目。

推送 chart 到 harbor 中

cd /opt/helm
helm push nginx harbor