【云原生技术】kubernates 包管理 helm

1. 认识 helm

1.1 helm 是什么

Helm是GO语言编写的，是管理kubernetes集群中应用程序包的客户端工具。Helm是类似于centos上的yum工具或Ubuntu上的apt-get工具。

• 对于应用发布者而言，可以通过Helm打包应用，管理应用依赖关系，管理应用版本并发布应用到软件仓库。
• 对于使用者而言，使用Helm后不用需要了解Kubernetes的Yaml语法并编写应用部署文件，可以通过Helm下载并在kubernetes上安装需要的应用。

除此以外，Helm还提供了kubernetes上的软件部署，删除，升级，回滚应用的强大功能。
Helm中并不提供镜像，但资源清单中会指明相关的镜像仓库。您可以在 CNCF Helm 项目旅程报告中阅读详细的背景信息。

• 相关文档：https://docs.helm.sh/docs

1.2 安装 helm

Helm 可以从源代码安装、从预构建的二进制版本和 包管理器等方式安装。

1. 通过二进制版本安装
2. 通过helm 自带的安装脚本安装
3. 通过包管理器安装：Homebrew (macOS)、Chocolatey (Windows)等
4. 从源代码（Linux、macOS）
   具体安装方式可以参见官网：https://docs.helm.sh/docs/intro/install/

下面以macOS和windows为例安装 helm
（1） Homebrew (macOS)
Helm 社区的成员为 Homebrew 贡献了一个 Helm 公式构建。这个公式通常是最新的。

brew install helm
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（2）从 Chocolatey (Windows)
Helm 社区的成员 为Chocolatey贡献了一个Helm 包构建 。这个包通常是最新的。

choco install kubernetes-helm
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1.3 helm 三大概念

下面介绍 使用 Helm 管理 Kubernetes 集群上的包的基础知识。
helm 通过三大概念来管理 k8s 上的包：

• Chart：代表helm包，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。
• Repository：用来存放和共享 charts 的地方。
• Release：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。简单来说！！其实我们可以对比yum来理解

chart看作linux中rpm包，repository看作repo仓库，release就是我们的yum install安装启动后的软件。

再举个例子
chart看作docker镜像，release看作 docker镜像运行的容器，而Repository看作我们的docker Hub镜像仓库。

1.4 helm 基本操作

下面操作 以nginx为例

Helm 自带一个强大的搜索命令，可以从两种来源中进行搜索：

• helm search hub 从 Artifact Hub 中查找并列出 helm charts。 Artifact Hub中存放了大量不同的仓库。
• helm search repo 从你添加（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。

从 Artifact Hub 中搜索所有的 nginx charts。

$ helm search hub nginx
URL                                                     CHART VERSION   APP VERSION                     DESCRIPTION                              
https://artifacthub.io/packages/helm/wiremind/n...      2.1.1                                           An NGINX HTTP server                     
https://artifacthub.io/packages/helm/zrepo-test...      5.1.5           1.16.1                          Chart for the nginx server               
https://artifacthub.io/packages/helm/mirantis/n...      0.1.0           1.16.0                          A NGINX Docker Community based Helm chart for K...
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使用 helm repo add命令，添加gitlab仓库。

$ helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
"bitnami" has been added to your repositories$ helm search repo nginx
NAME                                    CHART VERSION   APP VERSION     DESCRIPTION
bitnami/nginx                           10.2.1          1.21.6          NGINX Open Source is a web server that can be a...
bitnami/nginx-ingress-controller        9.1.27          1.2.0           NGINX Ingress Controller is an Ingress controll...
bitnami/nginx-intel                     1.0.5           0.4.7           NGINX Open Source for Intel is a lightweight se...
bitnami/kong                            5.0.2           2.7.0           Kong is a scalable, open source API layer (aka ...
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1. 使用 helm search repo 命令，你可以从你所添加的仓库中查找chart的名字。
2. 一旦你找到你想安装的 helm 包，便可以通过使用helm install命令来安装它。

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。

$ helm install my-nginx bitnami/nginx --version 10.2.1 
NAME: my-nginx
LAST DEPLOYED: Fri May  6 11:06:07 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
CHART NAME: nginx
CHART VERSION: 10.2.1
APP VERSION: 1.21.6
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使用 helm status来追踪 release 的状态、信息。

$ helm status my-nginx
NAME: my-nginx
LAST DEPLOYED: Fri May  6 11:06:07 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
CHART NAME: nginx
CHART VERSION: 10.2.1
APP VERSION: 1.21.6
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查看helm安装，releases的列表[root@master helm]# helm list

NAME            NAMESPACE       REVISION        UPDATED                                 STATUS          CHART           APP VERSION
my-nginx        default         1               2022-05-06 11:06:07.215433713 +0800 CST deployed        nginx-10.2.1    1.21.6
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浏览器访问，验证nginx服务
查看nginx的svc

[root@master ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE           CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP      10.96.0.1        <none>        443/TCP        115d
my-nginx     LoadBalancer   10.102.231.181   <pending>     80:30769/TCP   25m
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2. 自定义 Charts模板

上述nginx安装只是使用仓库chart的默认配置。不利于个性化需求和生成环境的使用。我们也可以修改chart默认配置，也可以自己创建Charts模板。

2.1 创建一个chart模板

# helm create testnginx
Creating testnginx
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2.2 Helm chart的目录结构如下：

# tree testnginx/
testnginx/
├── charts
├── Chart.yaml
├── templates
│   ├── deployment.yaml
│   ├── _helpers.tpl
│   ├── hpa.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   ├── NOTES.txt
│   ├── serviceaccount.yaml
│   ├── service.yaml
│   └── tests
│       └── test-connection.yaml
└── values.yaml
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• templates/目录是我们资源清单的yaml文件。
• values.yaml文件内容，定义一些template目录下yaml文件所引用的字段
• Chart.yaml文件是该chart的描述信息。charts/目录 可以 包含其他的chart(称之为 子chart)。

templates/ 目录下，会注意到一些文件：

• NOTES.txt: chart的"帮助文本"。这会在你的用户执行helm install时展示给他们。
• _helpers.tpl: 放置可以通过chart复用的模板辅助对象

我们删除templates/目录下的文件：

# rm -rf testnginx/templates/*
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修改values.yaml文件

# cat values.yaml
name: app-nginx
image:
  repository: 192.168.200.11/library/nginx
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创建deploy.yaml文件，并引用values.yaml文件的字段，之后只要我们修改values.yaml文件，就可以达到改变templates/deploy.yaml文件的效果。

# cat templates/deploy.yaml
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: {{ .Values.name  }}
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: web-nginx
          image: {{ .Values.image.repository  }}
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: svc-nginx
spec:
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort
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使用helm install创建release

# helm install test-nginx testnginx/
NAME: test-nginx
LAST DEPLOYED: Fri May  6 14:52:43 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
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检查服务

# helm list
NAME            NAMESPACE       REVISION        UPDATED                                 STATUS          CHART           APP VERSION
test-nginx      default         1               2022-05-06 14:52:43.081379354 +0800 CST deployed        testnginx-0.1.0 1.16.0
# kubectl get deploy,pod
NAME                        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/app-nginx   1/1     1            1           5m14s

NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/app-nginx-57fbfbd5c5-g2sjq   1/1     Running   0          5m14s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        115d
service/svc-nginx    NodePort    10.106.42.241   <none>        80:32755/TCP   5m14s
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2.3 helm upgrade升级 release

当我们想给我们的服务升级版本时，就需要使用到helm upgrade 命令非常简便快捷

• 修改values.yaml文件切换版本# cat testnginx/values.yaml

name: app-nginx
image:
  #repository: 192.168.200.11/library/nginx
  repository: 192.168.200.11/library/nginx-2

# helm upgrade test-nginx testnginx/
Release "test-nginx" has been upgraded. Happy Helming!
NAME: test-nginx
LAST DEPLOYED: Fri May  6 15:26:08 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 2
TEST SUITE: None
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2.4 helm rollback回滚

假如在一次发布过程中，发生了不符合预期的事情，就需要使用helm rollback 命令回滚到之前的发布版本。

• 查看test-nginx历史版本：[root@master helm]# helm history test-nginx

REVISION        UPDATED                         STATUS          CHART           APP VERSION     DESCRIPTION
1               Fri May  6 15:28:12 2022        superseded      testnginx-0.1.0 1.16.0          Install complete
2               Fri May  6 15:28:56 2022        superseded      testnginx-0.1.0 1.16.0          Upgrade complete# helm rollback test-nginx 1
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