Kubernetes Helm入门指南

一、概念

Helm是 Kubernetes 的包管理工具，它允许开发者和系统管理员通过定义、打包和部署应用程序来简化 Kubernetes 应用的管理工作。Helm 的出现是为了解决在 Kubernetes 环境中部署和管理复杂应用的挑战。Helm命令行客户端工具，主要用于Kubernetes应用中的Chart的创建、打包、发布和管理。

Helm 的官方网站是Helm，在这里可以找到 Helm 的安装指南、文档、Chart 仓库和社区贡献信息。通过 Helm，用户可以更高效地管理和部署 Kubernetes 应用，实现快速迭代和持续集成。

1.Helm核心概念

•Chart：Helm 的 Chart 是一个软件包，它包含了一组定义 Kubernetes 资源的 YAML 文件。Chart 可以看作是 Kubernetes 应用的模板，它描述了如何部署一个应用，包括所需的 Deployments、Services、ConfigMaps 等资源。

•Repository：Helm 的 Repository 是一个存储 Chart 的仓库。用户可以从这些仓库中搜索、下载和安装 Chart。每个 Repository 都有一个索引文件，列出了可用的 Chart 和它们的版本。

•Release：当使用 helm install 命令部署一个 Chart 到 Kubernetes 集群时，Helm 会创建一个 Release。Release 是 Chart 在集群中的一个实例，它代表了特定版本的应用部署；一个Chart被Helm运行后将生成对应的一个Release（将在K8S中创建出真实运行的资源对象）。用户可以对同一个 Chart 创建多个 Release，每个 Release 都有自己的配置和状态。

Chart：Helm程序包，一系列用于描述K8S资源和相关文件的集合，比方说我们部署Nginx，需要Deployment的Yaml，需要Service的Yaml，这两个清单文件就是一个Helm程序包，在K8S中把这些Yaml清单文件叫做Chart图表。

Vlues.yaml文件为模板中的文件赋值，可以实现我们自定义安装

Chart---->通过Values.yaml文件赋值---->生成Release实例

总结：Helm把Kubernetes资源打包到一个Chart中，制作并完成各个Chart和Chart 本身依赖关系并利用Chart仓库实现对外分发，而Helm还可以通过Values.yaml文件完成可配置的发布，如果Chart版本更新了，Helm自动支持滚动更新机制，还可以一键回滚，但是不适合在生产环境使用，除非具有定义自制Chart的能力

2.Helm工作流程

•查找 Chart：用户可以在 Helm 的 Repository 中查找所需的 Chart。

•安装 Chart：使用 helm install 命令安装 Chart 到 Kubernetes 集群，创建一个 Release。

•管理 Release：用户可以使用 helm upgrade、helm rollback、helm uninstall 等命令来管理 Release，包括更新、回滚或卸载应用。

•维护 Repository：用户可以添加、更新和删除 Helm Repository，以管理可用的 Chart。

3.Helm 3 与 Helm 2的区别

•Helm 2：在 Helm 2 中，采用了客户端-服务器模型，其中客户端是 Helm，服务器端是 Tiller。Tiller 作为 Kubernetes 集群中的一个 Deployment 运行，负责管理 Helm 的 Release 和执行 Kubernetes 操作。

•Helm 3：Helm 3 移除了 Tiller，简化了架构。现在，Helm 客户端直接与 Kubernetes API 服务器通信，执行所有的 Kubernetes 操作。这减少了复杂性，并提高了安全性，因为不再需要在集群中运行一个具有广泛权限的 Tiller 服务。

架构变化：

• Helm服务端Tiller被删除

• Release名称可以在不同命名空间重用

• 支持将Chart推送至Docker镜像仓库中

• 使用JSONChema验证Chartvalues

Helm版本以及其对应支持的Kubernetes版本

二、Helm部署

包括如何安装 Helm 客户端、添加和更新 Helm 仓库、搜索和查看 Chart 信息、安装和卸载应用

1.安装Helm

1.1下载 Helm 客户端

访问 Helm 的 GitHub 标签页面 https://github.com/helm/helm/releases 来下载适合操作系统的 Helm 版本。例如，如果使用的是 Linux 系统，可以下载 helm-v3.6.0-linux-amd64.tar.gz。

1.2安装Helm

解压下载的 Helm 压缩包，并将其移动到系统的可执行路径中，例如/usr/local/bin。

tar -zxvf helm-v3.6.0-linux-amd64.tar.gz
mvlinux-amd64/helm /usr/local/bin/helm

1.3验证安装

#运行 helm version 来检查 Helm 是否已成功安装。
helm version

1.4命令补全

#为了提高使用 Helm 的效率，可以启用命令补全功能
echo"source <(helm completion bash)" >> ~/.bashrc

2.使用Helm安装Chart

2.1添加Helm仓库

#添加常用的 Helm 仓库，以便可以搜索和安装各种 Chart
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

2.2更新Helm仓库

#更新 Helm 仓库列表，以确保可以访问最新的 Chart 版本
helm repo update

2.3查看 Helm 仓库列表

#查看已添加的 Helm 仓库
helm repo list

2.4删除Helm仓库

#如果不再需要某个 Helm 仓库，可以将其从列表中删除
helm repo remove incubator

2.5查看Chart信息

#查看特定 Chart 的基本信息或所有信息
helm show chart stable/mysql
# 查看基本信息
helm show all stable/mysql
# 获取所有信息

2.6安装 Chart

#使用 helm install 命令安装 Chart。可以指定一个 release 名称，或者使用 --generate-name 让 Helm 为生成一个随机名称
helm install my-redis bitnami/redis [-n default]
# 指定 release 名称
helm install bitnami/redis --generate-name
# 自动生成 release 名称

2.7查看所有Release

#列出所有已安装的 Helm release
helmls

#helm list 来获取更详细的信息
helm list

2.8查看Release状态

#查看特定 release 的状态信息
helm status my-redis

2.9删除Release

#使用 helm uninstall 命令删除指定的 Helm release
helm uninstall my-redis

三、Helm Chart 自定义模板

1.查看Chart文件细节

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

Helm Chart 是 Helm 用来部署 Kubernetes 应用的包。一个 Chart 包含一系列的 Kubernetes 资源定义文件（YAML 格式），以及一个描述 Chart 的 Chart.yaml 文件和一个用于配置的 values.yaml 文件。自定义 Helm Chart 允许根据具体需求来创建和部署 Kubernetes 应用。

2.拉取 Helm Chart

mkdir/opt/helm
cd/opt/helm

helm pull stable/mysql

ls
mysql-1.6.9.tgz

3.查看Chart结构

tar xf mysql-1.6.9.tgz

yum install -y tree

tree mysql
mysql
├── Chart.yaml                #包含 chart 的元数据
├── README.md                 #提供关于 chart 的信息和使用说明
├── templates                 #包含 chart 的模板文件
│  ├── configurationFiles-configmap.yaml   #配置文件的 ConfigMap 模板
│  ├── deployment.yaml            #Deployment 资源的模板
│  ├── _helpers.tpl             #辅助模板文件
│  ├── initializationFiles-configmap.yaml  #初始化文件的 ConfigMap 模板
│  ├── NOTES.txt               #安装后的说明和注意事项
│  ├── pvc.yaml               #PersistentVolumeClaim 资源的模板
│  ├── secrets.yaml             #Secret 资源的模板
│  ├── serviceaccount.yaml          #ServiceAccount 资源的模板
│  ├── servicemonitor.yaml          #ServiceMonitor 资源的模板
│  ├── service.yaml             #Service 资源的模板
│  ├── ingress.yaml             #Ingress 资源的模板
│  └── tests                 #包含测试相关的模板文件
│    ├── test-configmap.yaml
│    └── test.yaml
└── values.yaml                #包含 chart 的默认配置值

#通过这个结构，我们可以看到 Helm chart 是如何组织和管理 Kubernetes 应用程序的部署配置的。用户可以根据需要编辑这些文件，以自定义应用程序的行为和配置。

4.Helm Chart结构

Helm chart 的关键组成部分的详细说明

4.1Chart.yaml

• 这是 Helm chart 的自描述文件，它包含了 chart 的基本信息。

• 必须包含 name 字段，用于指定 chart 的名称。

• 必须包含 version 字段，用于指定 chart 的版本号。

• 还可以包含其他元数据，如描述、图标、维护者信息等。

4.2模板

• Helm chart 包含一个或多个模板，这些模板是 Kubernetes 资源清单文件的文本模板。

• 模板中可以包含 Go 模板 语法，用于动态生成 Kubernetes 清单文件。

• 模板会根据 values.yaml 文件中的值进行填充和处理，生成最终的 Kubernetes 资源清单。

4.3具体模板文件

• NOTES.txt：这是一个文本文件，包含安装 chart 后显示给用户的信息，通常包括配置提示、使用说明等。

• deployment.yaml：这个模板定义了一个 Kubernetes Deployment 资源，用于指定如何部署应用程序的副本。

• service.yaml：这个模板定义了一个 Kubernetes Service 资源，通常用于提供对 Deployment 的网络访问。

• ingress.yaml：这个模板定义了一个 Kubernetes Ingress 资源，用于管理外部访问到 Service 的路由。

• _helpers.tpl：这个文件包含可重用的模板助手函数，可以在 chart 的其他模板中调用。

通过这些组件，Helm charts 为 Kubernetes 应用程序的部署提供了一种标准化和自动化的方法。用户可以通过修改 values.yaml 文件和模板来定制应用程序的部署，然后使用 Helm 命令进行部署和管理。

5.创建自定义的Chart

5.1创建自定义Helm Chart

helm create nginx
#创建一个新的 Helm chart，例如 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

catnginx/templates/deployment.yaml
#查看 templates/deployment.yaml 文件，了解如何在模板中使用 Go 模板语法引用 values.yaml 中的变量
#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 }}"

catnginx/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。

5.2修改Helm Chart

#修改 chart
vim nginx/Chart.yaml

apiVersion: v2
name: nginx          #chart名字
description: A Helm chartforKubernetes
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，加上该内容

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.cxk.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: {}

5.3打包和部署Helm 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.yaml

helmls

kubectl get pod,svc

5.4部署Ingress-Nginx

#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
#下载 Ingress-Nginx 的配置文件 mandatory.yaml 和 service-nodeport.yaml

kubectl apply -f mandatory.yaml
kubectl apply -f service-nodeport.yaml
#使用 kubectl apply 命令应用这些配置文件，以部署 Ingress 控制器和 NodePort 类型的 Service

kubectl get pod,svc -n ingress-nginx

kubectl get ingress

vim /etc/hosts
.....
192.168.241.23 node02 www.cxk.com

curl http://www.cxk.com:32733

5.5升级Helm Chart

#修改为 NodePort 访问后，升级
vim nginx/values.yaml

service:
type: NodePort
#修改 values.yaml 文件以更改 Service 类型为 NodePort 并设置 nodePort
 port: 80
 nodePort: 30080

ingress:
 enabled:false

vim nginx/templates/service.yaml
#模板以反映 Service 类型的变化

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 192.168.241.23:30080

通过这些步骤，可以创建和部署自定义的 Helm charts，以及管理和配置 Kubernetes 集群中的 Ingress 规则。这些步骤提供了一个从创建到部署再到升级的完整流程，有助于理解 Helm charts 的使用和管理。

四、回滚

使用 Helm 进行回滚操作以及如何在命令行中使用--set参数来部署或升级 Helm release 的信息

1.回滚Helm Release

1.1查看Release历史

helmhistorynginx
#使用 helm history 命令查看 Helm release 的历史记录，包括每次更新的详细信息和状态

1.2执行回滚操作

helm rollback nginx 1
#使用 helm rollback 命令加上 release 名称和要回滚到的版本号来执行回滚操作。
helmhistorynginx
#执行回滚后，可以再次使用 helm history 命令确认 release 是否已经成功回滚到指定版本

1.3维护Helm Chart

在 Helm chart 的templates目录下的 Kubernetes 清单文件配置好后，通常的维护工作主要涉及修改Chart.yaml和values.yaml文件。

•Chart.yaml：更新 chart 的元数据，如版本号、描述等。

•values.yaml：调整或添加配置参数，这些参数将应用于模板中，以定制 Kubernetes 资源的行为。

1.4使用-set参数部署或升级Release

在部署或升级 Helm release 时，可以使用--set参数在命令行中直接指定配置值。这些值将覆盖values.yaml文件中的同名参数。

#例如，要将 Nginx chart 的镜像标签升级到 1.15，可以使用以下命令

helm upgrade nginx nginx --setimage.tag='1.15'

#这个命令会更新 Nginx chart 的镜像标签，而无需修改 values.yaml 文件。这种快捷方式在需要快速更改配置或在没有访问 values.yaml 文件的情况下非常有用。

总结来说，Helm 提供了灵活的方式来管理和维护 Kubernetes 应用程序的部署。通过回滚功能，可以轻松撤销更改；通过--set参数，可以在部署或升级时动态调整配置。这些功能使得 Helm 成为 Kubernetes 集群中应用程序部署和维护的强有力工具。

五、Helm仓库

使用 Harbor 作为本地 Helm 仓库，并将自定义的 Helm chart 推送至 Harbor 仓库的详细步骤

1.安装Harbor

1. 准备 Harbor 的离线安装包 harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz 和 docker-compose 文件。

2. 配置 harbor.yml 文件，设置 Harbor 的主机名、管理员密码、数据存储路径等。

3. 使用 ./install.sh --with-clair --with-chartmuseum 命令安装 Harbor，并启用 Clair 服务和 chart 仓库服务。

#上传 harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz 和 docker-compose 文件到 /opt 目录
cd/opt
cpdocker-compose /usr/local/bin/
chmod+x /usr/local/bin/docker-compose

curl -SL https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.27.0/docker-compose-linux-x86_64 -o /usr/local/bin/docker-compose
#如果安装最新版的Docker需要安装高版本的Docker-Compose

wget https://storage.googleapis.com/harbor-releases/release-1.9.0/harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz
tar zxf harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz
cdharbor/

vim harbor.yml
hostname: 192.168.241.24
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

2.安装Helm Push插件

#在线安装 Helm Push 插件
helm plugin install https://github.com/chartmuseum/helm-push

wget https://github.com/chartmuseum/helm-push/releases/download/v0.8.1/helm-push_0.8.1_linux_amd64.tar.gz
#离线安装 Helm Push 插件：

mkdir~/.local/share/helm/plugins/helm-push -p
tar -zxvf helm-push_0.8.1_linux_amd64.tar.gz -C ~/.local/share/helm/plugins/helm-push

helm repols

3.配置Helm仓库

helm repo add harbor http://192.168.241.24/chartrepo/chart_repo --username=admin --password=Harbor12345
#登录到 Harbor 的 Web UI 界面，并创建一个新项目 chart_repo。
#浏览器访问：http://192.168.241.24 ，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 Harbor 项目作为 Helm 仓库：


#这里的 repo 的地址是/chartrepo/，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。

4.推送Chart 到 Harbor

cd/opt/
helm push nginx harbor
#使用 helm push 命令将 chart 推送到 Harbor 仓库

在 Harbor 的 Web UI 界面中查看chart_repo项目，确认已成功推送的 Helm Charts

通过这些步骤，可以将自定义的 Helm charts 推送到本地的 Harbor 仓库中，从而实现 Helm charts 的存储、管理和分发。Harbor 作为一个企业级的 Docker Registry 管理项目，也支持 Helm charts 的存储和分发，这使得它成为 Kubernetes 环境中管理 Helm charts 的理想选择。

六、总结

1.Helm命令总结

Helm命令总结

链接：

https://blog.csdn.net/weixin_46560589/article/details/135459378