第九篇：k8s 通过helm发布应用

什么是helm？

Helm 是 Kubernetes 的包管理器。Helm 是查找、分享和使用软件构建 Kubernetes 的最优方式。

在红帽系的Linux中我们使用yum来管理RPM包，类似的，在K8s中我们可以使用helm来管理资源对象（Deployment、Service、Ingress...）实现K8s中应用的快速发布、升级、维护和分享。helm 官方文档[1]

helm中的几个关键概念

Chart 是Helm 中的包。包含一组用于部署应用程序的 K8s 资源对象定义（即资源清单的集合）。
Repository 即chart图表的仓库。我们可以从网络仓库中搜索、下载和安装chart。
Release 即chart部署后的实例。通过 helm install命令，在 Kubernetes 集群上安装该chart的新版本。

helm实现哪些功能？

Helm (v3版本)为 K8s 提供的功能包括：

通过单个 CLI 命令部署 Kubernetes 应用（chart）。实现本地chart的创建、管理和发布。
Helm 将chart中资源对象配置文件模板化，实现在多个集群环境中重用一个 Helm chart，同时可打包进行网络共享。
Helm 通过自动维护发布的所有版本来简化 Kubernetes 应用程序的回滚，防止部署问题。
通过helm轻松实现 Kubernetes 中工作负载的 CI/CD 管道。

helm 基本使用

Helm可以用源码或构建的二进制版本安装。参考：安装 Helm[2]

Artifact Hub[3] 是一个开源项目,我们通过它来查找、安装或发布k8s应用

除了通过web搜索，也可以通过helm命令行方式：

#helm search hub redis
URL                                                   CHART VERSION   APP VERSION         DESCRIPTION
https://hub.helm.sh/charts/bitnami/redis              16.4.0          6.2.6               Redis(TM) is an opensource, advanced key-value...
https://hub.helm.sh/charts/wenerme/redis              16.4.0          6.2.6               Redis(TM) is an opensource, advanced key-value...
...

找到redis版本为6.2.6，chart版本16.4.0的包，访问 url https://hub.helm.sh/charts/bitnami/redis 新版本已被重定向到 artifacthub.io

由图上信息可以知redis是一个来自Bitnami仓库（由VMware主导的开源软件仓库），通过验证的版本，仓库地址 https://charts.bitnami.com/bitnami

要安装这个应用我们应先将Bitnami仓库添加到本地配置中。

#helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami

安装redis，release名称为 redis-dev

# helm install redis-dev bitnami/redis
NAME: redis-dev
LAST DEPLOYED: Sun Feb 13 20:09:30 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
CHART NAME: redis
CHART VERSION: 16.4.0
APP VERSION: 6.2.6

这样我们可以轻松发布一个一主三从的redis集群到k8s中

# helm list
NAME                               NAMESPACE   REVISION    UPDATED                                 STATUS      CHART   APP VERSION
redis-dev                          default     1           2022-02-13 20:09:30.755534484 +0800 CST deployed    redis-16.4.0

Helm 通过向资源对象中添加标签来跟踪安装在 Kubernetes 集群上的chart。这些标签看起来像 app.kubernetes.io/managed-by=Helm和 app.kubernetes.io/instance:myapp。

#  kubectl get all -l app.kubernetes.io/instance=redis-dev
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/redis-dev-master-0     1/1     Running   0          27m
pod/redis-dev-replicas-0   1/1     Running   0          27m
pod/redis-dev-replicas-1   1/1     Running   0          24m
pod/redis-dev-replicas-2   1/1     Running   0          23m

NAME                         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
service/redis-dev-headless   ClusterIP   None            <none>        6379/TCP   27m
service/redis-dev-master     ClusterIP   10.96.52.104    <none>        6379/TCP   27m
service/redis-dev-replicas   ClusterIP   10.96.230.162   <none>        6379/TCP   27m

NAME                                  READY   AGE
statefulset.apps/redis-dev-master     1/1     27m
statefulset.apps/redis-dev-replicas   3/3     27m

删除 redis-dev的发布，将会移除标签跟踪的所有资源对象。

# helm uninstall redis-dev
release "redis-dev" uninstalled

创建自己的helm chart

显然大多数时候我们更想发布自己的应用到K8s中或者需要对将要发布的开源软件做一些配置上的修改，所以我们可以通过helm自己构建一个chart或者使用 helm pull下载一个chart做修改后再上传的内部或外部仓库中。

下面来创建一个简易的nginx chart

# helm create chart-nginx
Creating chart-nginx

chart的目录结构，你可以删除模板中的所有文件自建或使用默认模板

# tree chart-nginx/
chart-nginx/
├── charts  #依赖的chart目录
├── Chart.yaml #chart版本信息
├── templates #资源对象模板目录
│   ├── deployment.yaml
│   ├── _helpers.tpl
│   ├── hpa.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   ├── NOTES.txt #提示信息
│   ├── serviceaccount.yaml
│   ├── service.yaml
│   └── tests
│       └── test-connection.yaml
└── values.yaml #模板值

3 directories, 10 files

Chart.yaml声明了版本信息，我们可以进行自定义

# Chart.yaml
apiVersion: v2
name: chart-nginx
description: A Helm chart for Kubernetes
type: application
version: 0.1.0 #chart版本
appVersion: 1.0.0 #app版本

helm默认创建的模板文件deployment.yaml如下：

helm 采用go模板，官方文档Chart 模板[4]

通过deployment模板中可以看到 image的值会引用value文件中定义的image.repository和tag，如果tag值为空则返回默认引用Chart.appVersion的值。

接着根据需要更新value.yaml文件中 image和 service等相关信息，同时关闭serviceAccount、ingress、hpa的创建。

模板文件service.yaml定义好了type和pod的引用。

一个基本的nginx chart创建好了。通过 helmtemplate 命令渲染模板查看一下

# helm template chart-nginx
---
# Source: chart-nginx/templates/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: RELEASE-NAME-chart-nginx
  labels:
    helm.sh/chart: chart-nginx-0.1.0
    app.kubernetes.io/name: chart-nginx
    app.kubernetes.io/instance: RELEASE-NAME
    app.kubernetes.io/version: "1.0.0"
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      targetPort: http
      protocol: TCP
      name: http
  selector:
    app.kubernetes.io/name: chart-nginx
    app.kubernetes.io/instance: RELEASE-NAME
---
# Source: chart-nginx/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: RELEASE-NAME-chart-nginx
  labels:
    helm.sh/chart: chart-nginx-0.1.0
    app.kubernetes.io/name: chart-nginx
...

再通过 helm lint检查语法

==> Linting chart-nginx
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended

1 chart(s) linted, 0 chart(s) failed

ok，通过 helm install发布到k8s，参照NOTES说明可进行访问。

# helm install chart-nginx --generate-name
NAME: chart-nginx-1644771770
LAST DEPLOYED: Mon Feb 14 01:02:50 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
NOTES:
1. Get the application URL by running these commands:
  export NODE_PORT=$(kubectl get --namespace default -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services chart-nginx-1644771770)
  export NODE_IP=$(kubectl get nodes --namespace default -o jsonpath="{.items[0].status.addresses[0].address}")
  echo http://$NODE_IP:$NODE_PORT

查看资源正常。

# kubectl get all -l app.kubernetes.io/name=chart-nginx
NAME                                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/chart-nginx-1644771770-69bbb4fdf8-gqdk7   1/1     Running   0          3m59s
pod/chart-nginx-1644771770-69bbb4fdf8-wwxw2   1/1     Running   0          3m59s

NAME                             TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/chart-nginx-1644771770   NodePort   10.96.231.61   <none>        80:32631/TCP   3m59s

NAME                                     READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/chart-nginx-1644771770   2/2     2            2           3m59s

NAME                                                DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/chart-nginx-1644771770-69bbb4fdf8   2         2         2       3m59s

通过仓库分发应用

首先通过 helm packge将chart-nginx打包

# helm package chart-nginx
Successfully packaged chart and saved it to: .../../chart-nginx-0.1.0.tgz

建立chart私有仓库，可参考开源项目chartmuseum，如有必要你也可将仓库提交至 artifacthub发布到互联网。

将 chart-nginx-0.1.0.tgz上传至仓库后，通过curl列出chart信息如下：

# curl http://192.168.1.123:8088/api/charts |python -m json.tool
{
    "chart-nginx": [
        {
            "apiVersion": "v2",
            "appVersion": "1.0.0",
            "created": "2022-02-13T17:37:43.653117345Z",
            "description": "A Helm chart for Kubernetes",
            "digest": "58a687be62a2a2a2b1dd177675bbc5aa49ac754df2219149bb4798636662b57c",
            "name": "chart-nginx",
            "type": "application",
            "urls": [
                "charts/chart-nginx-0.1.0.tgz"
            ],
            "version": "0.1.0"
        }
    ]
}

将仓库添加到你的其他k8s集群helm中，实现应用共享和发布。

# helm repo add chartmuseum http://192.168.1.123:8088
"chartmuseum" has been added to your repositories

搜索 chart-nginx

# helm search repo chart-nginx
NAME                       CHART VERSION   APP VERSION DESCRIPTION
chartmuseum/chart-nginx    0.1.0           1.0.0       A Helm chart for Kubernetes

通过仓库发布 chart-nginx

# helm install my-chart-nginx chartmuseum/chart-nginx
NAME: my-chart-nginx
LAST DEPLOYED: Mon Feb 14 01:54:34 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
...

以上我们对helm进行了基本介绍以及如何创建一个自己的 helm chart,如何结合私有仓库 chartmuseum在K8s中发布应用。