【云原生 • Kubernetes】一文掌握 k8s 包管理工具 Helm

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一、为什么要引入 Helm

1. Helm 的应用场景

在以往的应用部署过程当中，我们需要先编写一个 yaml 文件，然后该文件中包含 deployment、Service、Ingress 等等。

如果说需要部署的是单一、少数服务的应用，那么完全可以使用 yaml 文件的方式，这样会很简单。但是在实际的项目当中，微服务的数量基本不可能是一个，可能是几十个，如果说再用 yaml 文件的部署方式，那就意味着需要编写几十个 yaml 文件，这就会导致 数量多、维护难 等诸多问题。

2. 使用 Helm 可以解决哪些问题

针对上述问题，Helm 的引入使用则可以将所有的 yaml 文件进行一个整体的管理，而且它能够实现 yaml 文件的高效复用。

高效复用：yaml 文件的格式和结果基本相同，一般只是属性值有所变化。使用 helm 后，针对格式和结构基本相同的 yaml 文件就不需要一遍一遍的进行重复编写了，直接复用即可。

除此之外，Helm 还可以进行应用级别的版本管理，包括版本更新、回退等等。

二、Helm 概述

Helm 是 Kubernetes 的一个 包管理工具，类似于 Linux 下的包管理工具如 yum、apt 等。可以方便的将之前打包好的 yaml 文件部署到 Kunernetes 上。

在 Helm 中有三个主要概念：

在 2019 年 11 月 13日，Helm 团队发布了稳定版本 Helm v3，这也是当前主流版本。该版本与往期版本相比较有主要以下变化：

• 删除了 Tiller；
• 支持 release 在不同命名空间中重用；
• 支持直接将 Chart 推送到 docker 仓库中。

如下为各版本 Helm 架构简易示意图。

v3 之前版本架构

v3 版本架构

三、Helm 安装与配置(v3)

1. 安装 Helm v3

第一步：前往 Helm 官网下载压缩文件；

也可以直接使用以下网址进行下载，我这里使用的是 3.0.0 版本：

第二步：将压缩文件上传至我们的 Linux 系统；

第三步：解压 helm 压缩文件；

#解压文件
tar -zxvf helm-v3.0.0-linux-amd64.tar.gz
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解压后会有一个 linux-arm64 目录，这其中就包含了我们需要的 helm 文件；

第四步：将解压之后的 helm 目录复制或者移动到 /usr/local/bin 目录下；

#移动文件
mv helm /usr/local/bin
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完成此四步的操作之后就可以直接在 Linux 系统中使用 helm 命令进行相关操作了，如果使用 helm 命令不报错，则说明 helm 安装成功。

2. 配置 Helm 仓库

添加仓库语法如下；

#语法
helm repo add 仓库名称 仓库地址

#eg：
#添加微软仓库
helm repo add stable http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts
#添加阿里云仓库
helm repo add aliyun https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts
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仓库成功添加之后可以使用 helm repo list 命令查看已有仓库；

四、使用 Helm 快速部署应用

在这里我们以部署可视化工具 weave 为例。

第一步：使用命令搜索应用 weave；

helm search repo weave
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第二步：根据搜索到的内容选择安装；

#安装	
helm install ui stable/weave-scope
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这里选择的是微软源的 weave-scope 进行安装，如果在安装过程中报错那就换一个源；

安装成功就可以使用命令 helm list 查看了；

接下来使用 kubectl get pods 和 kubectl get svc 就可以看到我们安装的 weave 相关内容和对外暴露端口；

第三步：可以看到此时并未对外暴露端口，所以我们需要修改 service 中的 yaml 文件，将 type 值改为 NodePort，使用命令 kubectl edit svc ui-weave-scope；

修改过后再次查看 svc，此时已有端口暴露；

五、自定义 Chart 部署应用

我们在这里以部署自定义应用 myweb1 为例。

第一步：创建一个chart；

helm create mychart
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创建成功会自动生成一个 mychart 目录(其实也就是一个模板)；

在生成的目录中有以下几部分：

第二步：进入 templates 目录，创建 deployment. yaml 文件；

[root@master mychart]# cd templates/
[root@master templates]# kubectl create deployment myweb1 --image=nginx --dry-run -o yaml > deployment.yaml
W0906 10:18:15.827722  113157 helpers.go:535] --dry-run is deprecated and can be replaced with --dry-run=client.
[root@master templates]# ls
deployment.yaml  ingress.yaml  serviceaccount.yaml  tests
_helpers.tpl     NOTES.txt     service.yaml
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查看 deployment.yaml 文件；

第四步：设置对外暴露端口，创建 service.yaml 文件；

[root@master templates]# kubectl expose deployment myweb1 --port=80 --target-port=80  --type=NodePort --dry-run -o yaml > service.yaml
W0906 10:37:13.004600  126020 helpers.go:535] --dry-run is deprecated and can be replaced with --dry-run=client.
[root@master templates]# ls
deployment.yaml  ingress.yaml  serviceaccount.yaml  tests
_helpers.tpl     NOTES.txt     service.yaml
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如果这里无法导出，我们就先创建一次镜像：kubectl create deployment myweb1 --image=nginx；

导出 service 后再删除此镜像：kubectl delete deployment myweb1

查看 service.yaml 文件；

此时在 templates 目录中已有创建的两个 yaml 文件；

第五步：回到 mychart 父级目录，开始安装；

[root@master linux-amd64]# helm install myweb1 mychart/
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安装成功后查看应用内容，应用节点与对外端口均创建成功；

myweb1 应用部署完成，此时就完成了 chart 的自定义及部署应用操作。

第六步：应用升级，每次修改 yaml 文件内容之后，我们均需对应用进行升级操作，使用如下命令。

#格式
helm upgrade 自定义应用名称 目录
#eg：
helm upgrade myweb1 mychart/
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六、Helm 实现 yaml 文件高效复用

高效复用：如果若干 yaml 文件的格式和结果基本相同，只是属性值有所变化时。在使用 Helm 后，针对格式和结构基本相同的 yaml 文件就不需要一遍一遍的进行重复编写了，直接复用即可。其主要实现原理就是通过动态传递参数、动态渲染模板、动态传入参数生成 yaml 文件内容。

创建 chart 之后，目录下有一个 values.yaml 文件，基于此进行操作；

第一步：在 values.yaml 文件中定义全局变量和值；

第二步：在具体的 yaml 文件中获取定义的变量值。

原理就是以表达式的形式获取全局变量，格式为：{{ .Values.变量名称}}

此处以修改 deployment.yaml 文件为例：

修改后如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: myweb1
  name: {{ .Release.Name}}-deploy
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: {{ .Values.label}}
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: {{ .Values.label}}
    spec:
      containers:
      - image: {{ .Values.image}}
        name: nginx
        resources: {}
status: {}

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七、Helm 的常用操作命令汇总

#查看仓库
helm repo list

#更新仓库
helm repo update

#删除仓库
helm repo remove 仓库名称

#搜索应用
helm search repo 名称

#安装应用
helm install 自定义应用名称 搜索出的结果名

#查看安装后的应用
helm list
helm status 应用名称	

#创建chart
helm create chart名称
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