【kubernetes】k8s中包管理工具-----Helm 超详细解读

一、Helm

1.1什么是 Helm

1.2Helm 有三个重要的概念

1.2.1Chart

1.2.2Repository（仓库）

1.2.3Release

1.3Helm3 与 Helm2 的区别

二、Helm 部署

2.1安装 helm

2.2命令补全

2.3使用 helm 安装 Chart

2.3.1添加常用的 chart 仓库

2.3.2更新 charts 列表

2.3.3查看 stable 仓库可用的 charts 列表

2.3.4删除 incubator 仓库

2.3.5搜索Bitnami官方Helm仓库中关于Nginx的chart

2.3.6查看 chart 信息

2.3.6.1查看指定 chart 的基本信息

2.3.6.2获取指定 chart 的所有信息

2.3.7安装 chart

2.3.8查看所有 release

2.3.9查看指定的 release 状态

2.3.10删除指定的 release

三、Helm 自定义模板

3.1拉取 chart

3.2查看Chart结构

3.2.1 Helm Chart结构

3.2.1.1Chart.yaml

3.2.1.2模板

3.2.1.3具体模板文件

3.3创建自定义的 chart

3.4修改 chart

3.5打包chart和部署chart

3.6部署 ingress

3.7升级Helm Chart

3.8回滚

3.8.1回滚Helm Release

3.8.2使用-set参数部署或升级Release

四、Helm 仓库

4.1安装 harbor

4.2安装 push 插件

4.2.1在线安装

4.2.2离线安装

4.3配置Helm仓库

4.3.1登录 Harbor WEB UI 界面，创建一个新项目

4.3.2添加仓库

4.5推送 chart 到 harbor 中

4.6查看 chart_repo 项目中的 Helm Charts

五理解加总结

1，命令

2，理解

一、Helm

1.1什么是 Helm

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。

1.2Helm 有三个重要的概念

Helm 有三个重要的概念：Chart 、Repository 和 Release

1.2.1Chart

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。

1.2.2Repository（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

1.2.3Release

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

1.3Helm3 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。

heml3的兼容性更好，一般使用heml3

Helm 的官方网站 https://helm.sh/

二、Helm 部署

2.1安装 helm

下载二进制 Helm client 安装包

Tags · helm/helm · GitHub

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

2.2命令补全

source <(helm completion bash)

2.3使用 helm 安装 Chart

2.3.1添加常用的 chart 仓库

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

2.3.2更新 charts 列表

repo 是一个子命令，用于管理 Helm 的图表仓库（chart repositories）。Helm 使用仓库的概念来存储和分发预配置的 Kubernetes 资源包，这些包称为 charts。repo 子命令允许用户添加、列出、删除仓库，以及更新仓库中的 charts 索引。

helm repo update
 
helm repo list

2.3.3查看 stable 仓库可用的 charts 列表

helm search repo stable

2.3.4删除 incubator 仓库

helm repo remove incubator

如果不想用，可以移除它 helm repo remove 加名字

示例：删除aliyun仓库

helm repo remove aliyun  #清除aliyun

2.3.5搜索Bitnami官方Helm仓库中关于Nginx的chart

helm search repo bitnami/nginx

搜索Bitnami官方Helm仓库中关于redis的chart

helm search repo bitnami/redis

2.3.6查看 chart 信息

2.3.6.1查看指定 chart 的基本信息

helm show chart stable/mysql

2.3.6.2获取指定 chart 的所有信息

helm show all stable/mysql

查看redis的chart 的基本信息

2.3.7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

2.3.8查看所有 release

helm ls 
 
helm list

2.3.9查看指定的 release 状态

helm status my-redis

2.3.10删除指定的 release

helm uninstall my-redis

三、Helm 自定义模板

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。

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

1、安装helm
cd /opt
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

3.1拉取 chart

mkdir /opt/helm
cd /opt/helm/
 
helm pull stable/mysql
 
ls
 
tar xf mysql-1.6.9.tgz
 
yum install -y tree
 
tree mysql

创建一个目录用于存放 Helm charts，例如 /opt/helm。
使用 helm pull 命令从 Helm 仓库拉取特定的 chart，例如 stable/mysql。
查看拉取的 chart 文件，确认文件存在。

3.2查看Chart结构

安装 tree 命令（如果尚未安装），以便更好地查看文件和目录结构。
使用 tree 命令查看 chart 的详细结构，包括所有文件和子目录。

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。

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

3.2.1 Helm Chart结构

Helm chart 的关键组成部分的详细说明

3.2.1.1Chart.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。

3.2.1.2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。

3.2.1.3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。

3.3创建自定义的 chart

helm create nginx
 
tree nginx

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。

cat nginx/values.yaml |grep repository
 
#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。

repository 是你要在 values.yaml 文件中搜索的关键词。在 Helm 的上下文中，repository 可能指的是 Docker 镜像仓库的地址，这是定义容器镜像来源的重要配置项之一。

3.4修改 chart

vim nginx/Chart.yaml

apiVersion: v2
name: nginx      #chart名字
description: A Helm chart for Kubernetes
 
# A chart can be either an 'application' or a 'library' chart.
#
# Application charts are a collection of templates that can be packaged into versioned archives
# to be deployed.
#
# Library charts provide useful utilities or functions for the chart developer. They're included as
# a dependency of application charts to inject those utilities and functions into the rendering
# pipeline. Library charts do not define any templates and therefore cannot be deployed.
type: application    #chart类型，application或library
 
# This is the chart version. This version number should be incremented each time you make changes
# to the chart and its templates, including the app version.
# Versions are expected to follow Semantic Versioning (https://semver.org/)
version: 0.1.0     #chart版本
 
# This is the version number of the application being deployed. This version number should be
# incremented each time you make changes to the application. Versions are not expected to
# follow Semantic Versioning. They should reflect the version the application is using.
# It is recommended to use it with quotes.
appVersion: "1.16.0"      #application部署版本

vim nginx/values.yaml

3.5打包chart和部署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
 
helm ls
 
kubectl get pod,svc

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

#可根据不同的配置来 install，默认是 values.yaml


#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

3.6部署 ingress

#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
.....
192.168.246.12 node02 www.zzz.com
 
curl http://www.zzz.com:端口

3.7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

apiVersion: v1   #模板以反映 Service 类型的变化
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 192.168.246.11:30080
# node的IP加端口

3.8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

3.8.1回滚Helm Release

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。
helm history nginx
#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

#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。

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

3.8.2使用-set参数部署或升级Release

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。

#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 --set image.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。

四、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

4.1安装 harbor

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

新开启一台机器(192.168.246.9)，做harbor仓库，先安装docker，接着进行配置

systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
 
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
 
yum install -y docker-ce-20.10.18 docker-ce-cli-20.10.18 containerd.io ##安装20版本
 
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
 
docker version

#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
 
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
cd harbor/
 
vim harbor.yml
hostname: 192.168.241.9
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

#安装带有 Clair service 和 chart 仓库服务的 Harbor

./install.sh --with-clair --with-chartmuseum

命令 ./install.sh --with-clair --with-chartmuseum 通常用于安装一套软件系统，可能是容器 registry、CI/CD 环境或者类似 Kubernetes 集群的应用部署栈的一部分。这个命令是通过执行名为 install.sh 的脚本文件来实现特定功能的安装配置。下面是两个主要选项的解释：

--with-clair：此选项指示安装脚本同时也安装和配置 Clair。Clair 是一个开源的漏洞扫描器，特别为容器镜像设计。它能够分析存储在容器 registry 中的镜像，检查是否存在已知的安全漏洞，包括操作系统包和应用层的漏洞。这对于提升容器部署的安全性非常关键，因为它可以帮助提前发现和修复潜在的安全风险。

--with-chartmuseum：此选项告诉安装脚本一并安装 ChartMuseum。ChartMuseum 是一个开源的 Helm Chart 仓库服务器，用于存储和管理 Helm 包（Charts）。Helm 是 Kubernetes 的一个包管理工具，它允许用户以声明式的方式定义、安装和升级复杂的 Kubernetes 应用。有了 ChartMuseum，团队可以拥有自己的私有 Helm Chart 仓库，便于分享和复用内部开发的 Kubernetes 应用配置。

综上所述，执行这个命令会启动一个安装流程，不仅搭建基本的系统或服务，还会额外配置 Clair 来增强镜像安全扫描能力，并且部署 ChartMuseum 作为 Helm chart 的私有仓库，以便于管理和分发 Kubernetes 应用配置。