一、概念

Helm是 Kubernetes 的包管理工具，它允許開發(fā)者和系統(tǒng)管理員通過定義、打包和部署應(yīng)用程序來簡(jiǎn)化 Kubernetes 應(yīng)用的管理工作。Helm 的出現(xiàn)是為了解決在 Kubernetes 環(huán)境中部署和管理復(fù)雜應(yīng)用的挑戰(zhàn)。Helm命令行客戶端工具，主要用于Kubernetes應(yīng)用中的Chart的創(chuàng)建、打包、發(fā)布和管理。

Helm 的官方網(wǎng)站是Helm，在這里可以找到 Helm 的安裝指南、文檔、Chart 倉(cāng)庫(kù)和社區(qū)貢獻(xiàn)信息。通過 Helm，用戶可以更高效地管理和部署 Kubernetes 應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)快速迭代和持續(xù)集成。

1.Helm核心概念

?Chart：Helm 的 Chart 是一個(gè)軟件包，它包含了一組定義 Kubernetes 資源的 YAML 文件。Chart 可以看作是 Kubernetes 應(yīng)用的模板，它描述了如何部署一個(gè)應(yīng)用，包括所需的 Deployments、Services、ConfigMaps 等資源。

?Repository：Helm 的 Repository 是一個(gè)存儲(chǔ) Chart 的倉(cāng)庫(kù)。用戶可以從這些倉(cāng)庫(kù)中搜索、下載和安裝 Chart。每個(gè) Repository 都有一個(gè)索引文件，列出了可用的 Chart 和它們的版本。

?Release：當(dāng)使用 helm install 命令部署一個(gè) Chart 到 Kubernetes 集群時(shí)，Helm 會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Release。Release 是 Chart 在集群中的一個(gè)實(shí)例，它代表了特定版本的應(yīng)用部署；一個(gè)Chart被Helm運(yùn)行后將生成對(duì)應(yīng)的一個(gè)Release（將在K8S中創(chuàng)建出真實(shí)運(yùn)行的資源對(duì)象）。用戶可以對(duì)同一個(gè) Chart 創(chuàng)建多個(gè) Release，每個(gè) Release 都有自己的配置和狀態(tài)。

Chart：Helm程序包，一系列用于描述K8S資源和相關(guān)文件的集合，比方說我們部署Nginx，需要Deployment的Yaml，需要Service的Yaml，這兩個(gè)清單文件就是一個(gè)Helm程序包，在K8S中把這些Yaml清單文件叫做Chart圖表。

Vlues.yaml文件為模板中的文件賦值，可以實(shí)現(xiàn)我們自定義安裝

Chart---->通過Values.yaml文件賦值---->生成Release實(shí)例

總結(jié)：Helm把Kubernetes資源打包到一個(gè)Chart中，制作并完成各個(gè)Chart和Chart 本身依賴關(guān)系并利用Chart倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)外分發(fā)，而Helm還可以通過Values.yaml文件完成可配置的發(fā)布，如果Chart版本更新了，Helm自動(dòng)支持滾動(dòng)更新機(jī)制，還可以一鍵回滾，但是不適合在生產(chǎn)環(huán)境使用，除非具有定義自制Chart的能力

2.Helm工作流程

?查找 Chart：用戶可以在 Helm 的 Repository 中查找所需的 Chart。

?安裝 Chart：使用 helm install 命令安裝 Chart 到 Kubernetes 集群，創(chuàng)建一個(gè) Release。

?管理 Release：用戶可以使用 helm upgrade、helm rollback、helm uninstall 等命令來管理 Release，包括更新、回滾或卸載應(yīng)用。

?維護(hù) Repository：用戶可以添加、更新和刪除 Helm Repository，以管理可用的 Chart。

3.Helm 3 與 Helm 2的區(qū)別

?Helm 2：在 Helm 2 中，采用了客戶端-服務(wù)器模型，其中客戶端是 Helm，服務(wù)器端是 Tiller。Tiller 作為 Kubernetes 集群中的一個(gè) Deployment 運(yùn)行，負(fù)責(zé)管理 Helm 的 Release 和執(zhí)行 Kubernetes 操作。

?Helm 3：Helm 3 移除了 Tiller，簡(jiǎn)化了架構(gòu)?，F(xiàn)在，Helm 客戶端直接與 Kubernetes API 服務(wù)器通信，執(zhí)行所有的 Kubernetes 操作。這減少了復(fù)雜性，并提高了安全性，因?yàn)椴辉傩枰诩褐羞\(yùn)行一個(gè)具有廣泛權(quán)限的 Tiller 服務(wù)。

架構(gòu)變化：

? Helm服務(wù)端Tiller被刪除

? Release名稱可以在不同命名空間重用

? 支持將Chart推送至Docker鏡像倉(cāng)庫(kù)中

? 使用JSONChema驗(yàn)證Chartvalues

Helm版本以及其對(duì)應(yīng)支持的Kubernetes版本

二、Helm部署

包括如何安裝 Helm 客戶端、添加和更新 Helm 倉(cāng)庫(kù)、搜索和查看 Chart 信息、安裝和卸載應(yīng)用

1.安裝Helm

1.1下載 Helm 客戶端

訪問 Helm 的 GitHub 標(biāo)簽頁面 https://github.com/helm/helm/releases 來下載適合操作系統(tǒng)的 Helm 版本。例如，如果使用的是 Linux 系統(tǒng)，可以下載 helm-v3.6.0-linux-amd64.tar.gz。

1.2安裝Helm

解壓下載的 Helm 壓縮包，并將其移動(dòng)到系統(tǒng)的可執(zhí)行路徑中，例如/usr/local/bin。

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

1.3驗(yàn)證安裝

#運(yùn)行 helm version 來檢查 Helm 是否已成功安裝。
helm version

1.4命令補(bǔ)全

#為了提高使用 Helm 的效率，可以啟用命令補(bǔ)全功能
echo"source <(helm completion bash)"?>> ~/.bashrc

2.使用Helm安裝Chart

2.1添加Helm倉(cāng)庫(kù)

#添加常用的 Helm 倉(cāng)庫(kù)，以便可以搜索和安裝各種 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倉(cāng)庫(kù)

#更新 Helm 倉(cāng)庫(kù)列表，以確保可以訪問最新的 Chart 版本
helm repo update

2.3查看 Helm 倉(cāng)庫(kù)列表

#查看已添加的 Helm 倉(cāng)庫(kù)
helm repo list

2.4刪除Helm倉(cāng)庫(kù)

#如果不再需要某個(gè) Helm 倉(cāng)庫(kù)，可以將其從列表中刪除
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
# 獲取所有信息

2.6安裝 Chart

#使用 helm install 命令安裝 Chart?？梢灾付ㄒ粋€(gè) release 名稱，或者使用 --generate-name 讓 Helm 為生成一個(gè)隨機(jī)名稱
helm install my-redis bitnami/redis [-n default]
# 指定 release 名稱
helm install bitnami/redis --generate-name
# 自動(dòng)生成 release 名稱

2.7查看所有Release

#列出所有已安裝的 Helm release
helmls

#helm list 來獲取更詳細(xì)的信息
helm list

2.8查看Release狀態(tài)

#查看特定 release 的狀態(tài)信息
helm status my-redis

2.9刪除Release

#使用 helm uninstall 命令刪除指定的 Helm release
helm uninstall my-redis

三、Helm Chart 自定義模板

1.查看Chart文件細(xì)節(jié)

charts 除了可以在 repo 中下載，還可以自己自定義，創(chuàng)建完成后通過 helm 部署到 k8s

Helm Chart 是 Helm 用來部署 Kubernetes 應(yīng)用的包。一個(gè) Chart 包含一系列的 Kubernetes 資源定義文件（YAML 格式），以及一個(gè)描述 Chart 的 Chart.yaml 文件和一個(gè)用于配置的 values.yaml 文件。自定義 Helm Chart 允許根據(jù)具體需求來創(chuàng)建和部署 Kubernetes 應(yīng)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結(jié)構(gòu)

tar xf mysql-1.6.9.tgz

yum install -y tree

tree mysql
mysql
├── Chart.yaml                #包含 chart 的元數(shù)據(jù)
├── README.md                 #提供關(guān)于 chart 的信息和使用說明
├── templates                 #包含 chart 的模板文件
│  ├── configurationFiles-configmap.yaml   #配置文件的 ConfigMap 模板
│  ├── deployment.yaml            #Deployment 資源的模板
│  ├── _helpers.tpl             #輔助模板文件
│  ├── initializationFiles-configmap.yaml  #初始化文件的 ConfigMap 模板
│  ├── NOTES.txt               #安裝后的說明和注意事項(xiàng)
│  ├── pvc.yaml               #PersistentVolumeClaim 資源的模板
│  ├── secrets.yaml             #Secret 資源的模板
│  ├── serviceaccount.yaml          #ServiceAccount 資源的模板
│  ├── servicemonitor.yaml          #ServiceMonitor 資源的模板
│  ├── service.yaml             #Service 資源的模板
│  ├── ingress.yaml             #Ingress 資源的模板
│  └── tests                 #包含測(cè)試相關(guān)的模板文件
│    ├── test-configmap.yaml
│    └── test.yaml
└── values.yaml                #包含 chart 的默認(rèn)配置值

#通過這個(gè)結(jié)構(gòu)，我們可以看到 Helm chart 是如何組織和管理 Kubernetes 應(yīng)用程序的部署配置的。用戶可以根據(jù)需要編輯這些文件，以自定義應(yīng)用程序的行為和配置。

4.Helm Chart結(jié)構(gòu)

Helm chart 的關(guān)鍵組成部分的詳細(xì)說明

4.1Chart.yaml

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

? 必須包含 name 字段，用于指定 chart 的名稱。

? 必須包含 version 字段，用于指定 chart 的版本號(hào)。

? 還可以包含其他元數(shù)據(jù)，如描述、圖標(biāo)、維護(hù)者信息等。

4.2模板

? Helm chart 包含一個(gè)或多個(gè)模板，這些模板是 Kubernetes 資源清單文件的文本模板。

? 模板中可以包含 Go 模板 語法，用于動(dòng)態(tài)生成 Kubernetes 清單文件。

? 模板會(huì)根據(jù) values.yaml 文件中的值進(jìn)行填充和處理，生成最終的 Kubernetes 資源清單。

4.3具體模板文件

? NOTES.txt：這是一個(gè)文本文件，包含安裝 chart 后顯示給用戶的信息，通常包括配置提示、使用說明等。

? deployment.yaml：這個(gè)模板定義了一個(gè) Kubernetes Deployment 資源，用于指定如何部署應(yīng)用程序的副本。

? service.yaml：這個(gè)模板定義了一個(gè) Kubernetes Service 資源，通常用于提供對(duì) Deployment 的網(wǎng)絡(luò)訪問。

? ingress.yaml：這個(gè)模板定義了一個(gè) Kubernetes Ingress 資源，用于管理外部訪問到 Service 的路由。

? _helpers.tpl：這個(gè)文件包含可重用的模板助手函數(shù)，可以在 chart 的其他模板中調(diào)用。

通過這些組件，Helm charts 為 Kubernetes 應(yīng)用程序的部署提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化的方法。用戶可以通過修改 values.yaml 文件和模板來定制應(yīng)用程序的部署，然后使用 Helm 命令進(jìn)行部署和管理。

5.創(chuàng)建自定義的Chart

5.1創(chuàng)建自定義Helm Chart

helm create nginx
#創(chuàng)建一個(gè)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 模板語法引用 values.yaml 中的變量
#在 templates 目錄下 yaml 文件模板中的變量（go template語法）的值默認(rèn)是在 nginx/values.yaml 中定義的，只需要修改 nginx/values.yaml 的內(nèi)容，也就完成了 templates 目錄下 yaml 文件的配置。
比如在 deployment.yaml 中定義的容器鏡像：
image:"{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag | default .Chart.AppVersion }}"

catnginx/values.yaml | grep repository
 repository: nginx
#以上變量值是在 create chart 的時(shí)候就自動(dòng)生成的默認(rèn)值，你可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)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類型，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"       #設(shè)置鏡像標(biāo)簽，加上該內(nèi)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        #開啟 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路徑類型
 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
#檢查依賴和模版配置是否正確

helm package nginx
#打包 chart，會(huì)在當(dāng)前目錄下生成壓縮包 nginx-0.1.0.tgz

#部署 chart
helm install nginx ./nginx --dry-run --debug
#使用 --dry-run 參數(shù)驗(yàn)證 Chart 的配置，并不執(zhí)行安裝

helm install nginx ./nginx -n default
#部署 chart，release 版本默認(rèn)為 1
或者
helm install nginx ./nginx-0.1.0.tgz

#可根據(jù)不同的配置來 install，默認(rèn)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
#下載 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 命令應(yīng)用這些配置文件，以部署 Ingress 控制器和 NodePort 類型的 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升級(jí)Helm Chart

#修改為 NodePort 訪問后，升級(jí)
vim nginx/values.yaml

service:
type: NodePort
#修改 values.yaml 文件以更改 Service 類型為 NodePort 并設(shè)置 nodePort
 port: 80
 nodePort: 30080

ingress:
 enabled:false

vim nginx/templates/service.yaml
#模板以反映 Service 類型的變化

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 }}

#升級(jí) release，release 版本加 1
helm upgrade nginx nginx

kubectl get svc

curl 192.168.241.23:30080

通過這些步驟，可以創(chuàng)建和部署自定義的 Helm charts，以及管理和配置 Kubernetes 集群中的 Ingress 規(guī)則。這些步驟提供了一個(gè)從創(chuàng)建到部署再到升級(jí)的完整流程，有助于理解 Helm charts 的使用和管理。

四、回滾

使用 Helm 進(jìn)行回滾操作以及如何在命令行中使用--set參數(shù)來部署或升級(jí) Helm release 的信息

1.回滾Helm Release

1.1查看Release歷史

helmhistorynginx
#使用 helm history 命令查看 Helm release 的歷史記錄，包括每次更新的詳細(xì)信息和狀態(tài)

1.2執(zhí)行回滾操作

helm rollback nginx 1
#使用 helm rollback 命令加上 release 名稱和要回滾到的版本號(hào)來執(zhí)行回滾操作。
helmhistorynginx
#執(zhí)行回滾后，可以再次使用 helm history 命令確認(rèn) release 是否已經(jīng)成功回滾到指定版本

1.3維護(hù)Helm Chart

在 Helm chart 的templates目錄下的 Kubernetes 清單文件配置好后，通常的維護(hù)工作主要涉及修改Chart.yaml和values.yaml文件。

?Chart.yaml：更新 chart 的元數(shù)據(jù)，如版本號(hào)、描述等。

?values.yaml：調(diào)整或添加配置參數(shù)，這些參數(shù)將應(yīng)用于模板中，以定制 Kubernetes 資源的行為。

1.4使用-set參數(shù)部署或升級(jí)Release

在部署或升級(jí) Helm release 時(shí)，可以使用--set參數(shù)在命令行中直接指定配置值。這些值將覆蓋values.yaml文件中的同名參數(shù)。

#例如，要將 Nginx chart 的鏡像標(biāo)簽升級(jí)到 1.15，可以使用以下命令

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

#這個(gè)命令會(huì)更新 Nginx chart 的鏡像標(biāo)簽，而無需修改 values.yaml 文件。這種快捷方式在需要快速更改配置或在沒有訪問 values.yaml 文件的情況下非常有用。

總結(jié)來說，Helm 提供了靈活的方式來管理和維護(hù) Kubernetes 應(yīng)用程序的部署。通過回滾功能，可以輕松撤銷更改；通過--set參數(shù)，可以在部署或升級(jí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整配置。這些功能使得 Helm 成為 Kubernetes 集群中應(yīng)用程序部署和維護(hù)的強(qiáng)有力工具。

五、Helm倉(cāng)庫(kù)

使用 Harbor 作為本地 Helm 倉(cāng)庫(kù)，并將自定義的 Helm chart 推送至 Harbor 倉(cāng)庫(kù)的詳細(xì)步驟

1.安裝Harbor

1. 準(zhǔn)備 Harbor 的離線安裝包 harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz 和 docker-compose 文件。

2. 配置 harbor.yml 文件，設(shè)置 Harbor 的主機(jī)名、管理員密碼、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑等。

3. 使用 ./install.sh --with-clair --with-chartmuseum 命令安裝 Harbor，并啟用 Clair 服務(wù)和 chart 倉(cāng)庫(kù)服務(wù)。

#上傳 harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz 和 docker-compose 文件到 /opt 目錄
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
#如果安裝最新版的Docker需要安裝高版本的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用戶初始密碼
data_volume: /data          #數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑，自動(dòng)創(chuàng)建
chart:
 absolute_url: enabled        #在chart中啟用絕對(duì)url
log:
 level: info
local:
  rotate_count: 50
  rotate_size: 200M
  location: /var/log/harbor     #日志路徑

#安裝帶有 Clair service 和 chart 倉(cāng)庫(kù)服務(wù)的 Harbor
./install.sh --with-clair --with-chartmuseum

2.安裝Helm Push插件

#在線安裝 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
#離線安裝 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倉(cāng)庫(kù)

helm repo add harbor http://192.168.241.24/chartrepo/chart_repo --username=admin --password=Harbor12345
#登錄到 Harbor 的 Web UI 界面，并創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目 chart_repo。
#瀏覽器訪問：http://192.168.241.24 ，默認(rèn)的管理員用戶名和密碼是 admin/Harbor12345 點(diǎn)擊 “+新建項(xiàng)目” 按鈕 填寫項(xiàng)目名稱為 “chart_repo”，訪問級(jí)別勾選 “公開”，點(diǎn)擊 “確定” 按鈕，創(chuàng)建新項(xiàng)目
#添加 Harbor 項(xiàng)目作為 Helm 倉(cāng)庫(kù)：


#這里的 repo 的地址是/chartrepo/，Harbor 中每個(gè)項(xiàng)目是分開的 repo。如果不提供項(xiàng)目名稱， 則默認(rèn)使用 library 這個(gè)項(xiàng)目。

4.推送Chart 到 Harbor

cd/opt/
helm push nginx harbor
#使用 helm push 命令將 chart 推送到 Harbor 倉(cāng)庫(kù)

在 Harbor 的 Web UI 界面中查看chart_repo項(xiàng)目，確認(rèn)已成功推送的 Helm Charts

通過這些步驟，可以將自定義的 Helm charts 推送到本地的 Harbor 倉(cāng)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn) Helm charts 的存儲(chǔ)、管理和分發(fā)。Harbor 作為一個(gè)企業(yè)級(jí)的 Docker Registry 管理項(xiàng)目，也支持 Helm charts 的存儲(chǔ)和分發(fā)，這使得它成為 Kubernetes 環(huán)境中管理 Helm charts 的理想選擇。

六、總結(jié)

1.Helm命令總結(jié)

Helm命令總結(jié)

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