【云原生--Kubernetes】Helm 工具安装

一. Helm 概述

1.1 Helm 简介@H_404_75@

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。

我们可以将Helm看作Kubernetes下的apt-get/yum。Helm是Deis (https://deis.com/) 开发的一个用于kubernetes的包管理器。每个包称为一个Chart，一个Chart是一个目录（一般情况下会将目录进行打包压缩，形成name-version.tgz格式的单一文件，方便传输和存储）。

1.2 Helm重要概念@H_404_75@

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

• 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。
• Repository（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。
• Release：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。

PS：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。

1.3Helm2 组件@H_404_75@

在 Helm 中有两个主要的组件，即 Helm 客户端和 Tiller 服务器

• Helm客户端
  是一个供终端用户使用的命令行工具
  客户端负责如下的工作：

• 本地 chart 开发

• 管理仓库

• 与 Tiller 服务器交互（发送需要被安装的 charts、请求关于发布版本的信息、请求更新或者卸载已安装的发布版本）

• Tiller服务端
  Tiller 是 helm 的服务器端，一般运行于 kubernetes 集群之上，定义 tiller 的 ServiceAccount，并通过 ClusterRoleBinding 将其绑定至集群管理员角色 cluster-admin，从而使得它拥有集群级别所有的最高权限

Tiller 服务器负责如下的工作：

• 监听来自于 Helm 客户端的请求
• 组合 chart 和配置来构建一个发布
• 在 Kubernetes 中安装，并跟踪后续的发布
• 通过与 Kubernetes 交互，更新或者 chart

1.4Helm2 工作原理@H_404_75@

• Chart Install 过程：

1. Helm从指定的目录或者tgz文件中解析出Chart结构信息
2. Helm将指定的Chart结构和Values信息通过gRPC传递给Tiller
3. Tiller根据Chart和Values生成一个Release
4. Tiller将Release发送给Kubernetes用于生成Release

• Chart Update过程：

1. Helm从指定的目录或者tgz文件中解析出Chart结构信息
2. Helm将要更新的Release的名称和Chart结构，Values信息传递给Tiller
3. Tiller生成Release并更新指定名称的Release的History
4. Tiller将Release发送给Kubernetes用于更新Release

• Chart Rollback过程：

1. Helm将要回滚的Release的名称传递给Tiller
2. Tiller根据Release的名称查找History
3. Tiller从History中获取上一个Release
4. Tiller将上一个Release发送给Kubernetes用于替换当前Release

1.5 Helm2与Helm3区别@H_404_75@

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。
Helm3使得我们在使用的时候更加的方便，无需另外为Helm配置任何k8s的权限

二.Helm部署

官方手册：https://helm.sh/zh/docs/

下载二进制 Helm client 安装包：https://github.com/helm/helm/releases?page=2
我这儿使用的是3.6.0的版本

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)

三.Helm常用命令

3.1 chart仓库管理@H_404_75@

#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

#更新仓库、列表
helm repo update  
helm repo list

#查看 stable 仓库可用的 charts 列表，类似于yum list
helm search repo stable

#删除 incubator 仓库
helm repo remove incubator

3.2 查看 chart信息@H_404_75@

helm show chart stable/MysqL     #查看指定 chart 的基本信息

helm show all stable/MysqL		 #获取指定 chart 的所有信息

3.3 安装chart@H_404_75@

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，若不指定则为默认名称空间

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

#查看安装信息
 kubectl get pod,svc

3.4 查询release@H_404_75@

#查询所有release
helm ls 
helm list
#查看指定的 release 状态
helm status my-redis         

3.5 删除 release@H_404_75@

helm uninstall my-redis 

四.Heml自定义模板

4.1 chart包@H_404_75@

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。

mkdir /opt/helm
cd /opt/helm

helm pull stable/MysqL
tar xf MysqL-1.6.9.tgz
yum install -y tree
tree MysqL

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

4.2 创建自定义chart@H_404_75@

4.2.1 chart文件介绍

helm create Nginx
tree Nginx

查看deploment

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。

查看values

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。

4.2.2 修改 chart

vim Nginx/Chart.yaml

vim Nginx/values.yaml

4.2.3 打包chart

#检查依赖和模板配置是否正确
helm lint Nginx
#打包
helm package Nginx 

4.2.4 部署chart

#使用 --dry-run 参数验证 Chart 的配置，并不执行安装
helm install Nginx ./Nginx --dry-run --debug 
#安装，若需指定名称空间，使用-n
helm install Nginx ./Nginx-0.1.0.tgz

测试：
需要安装ingress-Nginx，具提操作请看上篇文章

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
kubectl apply -f mandatory.yaml
kubectl apply -f service-nodeport.yaml

编写测试文件

kubectl get pod
kubectl exec -it Nginx-657bdbb8d4-st4x6 bash
echo "this is helm chart" > /usr/share/Nginx/html/index.html

主机域名映射

echo "192.168.48.14 www.xiayan.com" >> /etc/hosts

访问测试：

#获取ingress映射的端口
kubectl get svc -n ingress-Nginx

4.3 升级chart@H_404_75@

再次修改values.yaml，测试升级
vim Nginx/values.yaml

vim Nginx/templates/service.yaml

升级

helm upgrade Nginx Nginx

访问测试：

4.4 回滚@H_404_75@

#查看指定chart的历史版本
helm history Nginx
#回滚到指定版本
helm rollback Nginx 1 

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。

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。

helm upgrade Nginx Nginx --set image.tag='1.15'

五.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。

• 安装harbor

#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
tar zxf harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz
cd harbor

vim harbor.yml

hostname: 192.168.48.14
harbor_admin_password: Harbor12345
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 push 插件

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

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

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

登录 Harbor WEB UI 界面，创建一个新项目
浏览器访问：http://192.168.48.14 ，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

添加仓库

helm repo add harbor http://192.168.48.14/chartrepo/chart_repo --username=admin --password=Harbor12345
#这里的 repo 的地址是<Harbor URL>/chartrepo/<项目名称>，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。
#查看仓库地址
helm repo ls

推送 chart 到 harbor 中

cd /opt/helm
helm push Nginx harbor

在Harbor仓库查看 chart_repo 项目中的 Helm Charts