Helm应用包管理器(上)

三、Helm应用包管理器

3.1 为什么需要Helm?

K8S上的应用对象,都是由特定的资源描述组成,包括deployment、service等。都保存各自文件中或者集中写到一个配置文件。然后kubectl apply –f 部署。

如果应用只由一个或几个这样的服务组成,上面部署方式足够了。

而对于一个复杂的应用,会有很多类似上面的资源描述文件,例如微服务架构应用,组成应用的服务可能多达十个,几十个。如果有更新或回滚应用的需求,可能要修改和维护所涉及的大量资源文件,而这种组织和管理应用的方式就显得力不从心了。

且由于缺少对发布过的应用版本管理和控制,使Kubernetes上的应用维护和更新等面临诸多的挑战,主要面临以下问题:

  1. 如何将这些服务作为一个整体管理
  2. 这些资源文件如何高效复用
  3. 不支持应用级别的版本管理

3.2 Helm 介绍

Helm是一个Kubernetes的包管理工具,就像Linux下的包管理器,如yum/apt等,可以很方便的将之前打包好的yaml文件部署到kubernetes上。

Helm有两个重要概念:

  • helm:一个命令行客户端工具,主要用于Kubernetes应用chart的创建、打包、发布和管理。

  • Chart:应用描述,一系列用于描述 k8s 资源相关文件的集合。

  • Release:基于Chart的部署实体,一个 chart 被 Helm 运行后将会生成对应的一个 release;将在k8s中创建出真实运行的资源对象。

3.3 Helm v3 变化

2019年11月13日, Helm团队发布 Helm v3的第一个稳定版本。

该版本主要变化如下:

1、 架构变化

最明显的变化是 Tiller的删除

2、Release名称可以在不同命名空间重用
3、支持将 Chart 推送至 Docker 镜像仓库中
4、使用JSONSchema验证chart values
5、其他

1)为了更好地协调其他包管理者的措辞 Helm CLI个别更名

helm delete` 更名为 `helm uninstall
helm inspect` 更名为 `helm show
helm fetch` 更名为 `helm pull

但以上旧的命令当前仍能使用。

2)移除了用于本地临时搭建 Chart Repositoryhelm serve 命令。

3)自动创建名称空间

在不存在的命名空间中创建发行版时,Helm 2创建了命名空间。Helm 3遵循其他Kubernetes对象的行为,如果命名空间不存在则返回错误。

4) 不再需要requirements.yaml, 依赖关系是直接在chart.yaml中定义。

3.4 Helm客户端

1、部署Helm客户端

Helm客户端下载地址:https://github.com/helm/helm/releases

解压移动到/usr/bin/目录即可。

wget https://get.helm.sh/helm-v3.0.0-linux-amd64.tar.gz
tar zxvf helm-v3.0.0-linux-amd64.tar.gz 
mv linux-amd64/helm /usr/bin/
2、Helm常用命令
命令 描述
create 创建一个chart并指定名字
dependency 管理chart依赖
get 下载一个release。可用子命令:all、hooks、manifest、notes、values
history 获取release历史
install 安装一个chart
list 列出release
package 将chart目录打包到chart存档文件中
pull 从远程仓库中下载chart并解压到本地 # helm pull stable/mysql --untar
repo 添加,列出,移除,更新和索引chart仓库。可用子命令:add、index、list、remove、update
rollback 从之前版本回滚
search 根据关键字搜索chart。可用子命令:hub、repo
show 查看chart详细信息。可用子命令:all、chart、readme、values
status 显示已命名版本的状态
template 本地呈现模板
uninstall 卸载一个release
upgrade 更新一个release
version 查看helm客户端版本
3、配置国内Chart仓库
  • 微软仓库(http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/)这个仓库强烈推荐,基本上官网有的chart这里都有。
  • 阿里云仓库(https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts )
  • 官方仓库(https://hub.kubeapps.com/charts/incubator)官方chart仓库,国内有点不好使。

添加存储库:

helm repo add stable http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts
helm repo add aliyun https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts 
helm repo update

查看配置的存储库:

helm repo list
helm search repo stable

一直在stable存储库中安装charts,你可以配置其他存储库。

删除存储库:

helm repo remove aliyun

3.5 Helm基本使用

主要介绍三个命令:

  • chart install

  • chart update

  • chart rollback

1、使用chart部署一个应用

查找chart:

# helm search repo
# helm search repo mysql

为什么mariadb也在列表中?因为他和mysql有关。

查看chart信息:

# helm show chart stable/mysql

安装包:

# helm install mysql(自定义name) stable/mysql

查看发布状态:

# helm status mysql

查看安装的应用

[root@k8s-master1 ~]# helm list
NAME 	NAMESPACE	REVISION	UPDATED                                	STATUS  	CHART      	APP VERSION
mysql	default  	1       	2019-12-14 13:25:51.506486337 +0800 CST	deployed	mysql-1.6.1	5.7.27
2、安装前自定义chart配置选项

上面部署的mysql并没有成功,这是因为并不是所有的chart都能按照默认配置运行成功,且helm仅仅只是一个包管理器,并不能判断可能会需要一些环境依赖,例如有状态应用的PV。

所以我们需要自定义chart配置选项,安装过程中有两种方法可以传递配置数据:

  • --values(或-f):指定带有覆盖的YAML文件。这可以多次指定,最右边的文件优先
  • --set:在命令行上指定替代。如果两者都用,--set优先级高

--values使用,先将修改的变量写到一个文件中

# helm show values stable/mysql

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pvc
NAME    STATUS    VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
mysql   Pending                                                     6m34s

通过如上命令我们可以看到mysql已经自动创建了一个pvc,pod没有正常启动就是因为没有pv与之绑定!

[root@k8s-master1 ~]# cat pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv0003
spec:
  capacity:
    storage: 8Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  nfs:
    path: /opt/sharedata/mysql/
    server: 192.168.171.12

[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f pv.yaml
persistentvolume/pv0003 created

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pv,pvc    ##已经绑定了mysql
NAME                                                        CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                                      STORAGECLASS          REASON   AGE
persistentvolume/pv0003                                     8Gi        RWO            Retain           Bound    default/mysql                   14s
NAME                          STATUS   VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
persistentvolumeclaim/mysql   Bound    pv0003   8Gi        RWO                           18m

再次查看下是否已经启动:
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pod
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
metrics-app-7674cfb699-5l72f             1/1     Running   1          38h
metrics-app-7674cfb699-btch5             1/1     Running   1          38h
mysql-8558fcfbb4-98wzl                   0/1     Running   0          18m
nfs-client-provisioner-f9fdd5cc9-ffzbd   1/1     Running   2          37h

然后就可以登录到容器的mysql中;
## 但是有时候我们不需要mysql默认的一些配置,我们需要自定义的配置一些简单的参数随着容器一起启动:
# cat config.yaml 
persistence:
  enabled: true
  storageClass: "managed-nfs-storage"   ##pv的自动供给 通过kubectl get sc 获取
  accessMode: ReadWriteOnce
  size: 8Gi     ##容量
mysqlUser: "k8s"    ##创建个k8s的用户
mysqlPassword: "123456"     ##k8s的密码
mysqlDatabase: "k8s"        ##创建个k8s的database

[root@k8s-master1 ~]# helm install mysql2 -f mysql2conf.yaml stable/mysql

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get po
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-8558fcfbb4-98wzl                   1/1     Running   0          3h32m
mysql2-7899bb48c9-w85gf                  1/1     Running   0          47s


[root@k8s-master1 ~]# kubectl exec -it mysql2-7899bb48c9-w85gf bash
root@mysql2-7899bb48c9-w85gf:/# mysql -uk8s -p123456
Enter password:
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| k8s                |
| mysql              |
| performance_schema |
| sys                |
+--------------------+
5 rows in set (0.02 sec)

mysql> select user from mysql.user;
+------+
| user |
+------+
| k8s  |
| root |
+------+
2 rows in set (0.02 sec)

以上将创建具有名称的默认MySQL用户k8s,并授予此用户访问新创建的k8s数据库的权限,但将接受该图表的所有其余默认值。

命令行替代变量:

# helm install mysql3 --set persistence.storageClass="managed-nfs-storage" stable/mysql

也可以把chart包下载下来查看详情:

# helm pull stable/mysql --untar

[root@k8s-master1 ~]# cd mysql

[root@k8s-master1 mysql]# ls
Chart.yaml  README.md  templates  values.yaml

[root@k8s-master1 mysql]# cd templates/

[root@k8s-master1 templates]# ls
configurationFiles-configmap.yaml  _helpers.tpl                        NOTES.txt  secrets.yaml         servicemonitor.yaml  tests
deployment.yaml                    initializationFiles-configmap.yaml  pvc.yaml   serviceaccount.yaml  svc.yaml

values yaml与set使用:

该helm install命令可以从多个来源安装:

  • chart存储库
  • 本地chart存档(helm install foo-0.1.1.tgz)
  • chart目录(helm install path/to/foo)
  • 完整的URL(helm install https://example.com/charts/foo-1.2.3.tgz)
3、构建一个Helm Chart

创建目录和各个文件。

# helm create mychart
Creating mychart

# tree mychart/
mychart/
├── charts
├── Chart.yaml
├── templates
│   ├── deployment.yaml
│   ├── _helpers.tpl
│   ├── ingress.yaml
│   ├── NOTES.txt
│   └── service.yaml
└── values.yaml
  • Chart.yaml:用于描述这个 Chart的基本信息,包括名字、描述信息以及版本等。
  • values.yaml :用于存储 templates 目录中模板文件中用到变量的值。
  • Templates: 目录里面存放所有yaml模板文件。
  • charts:目录里存放这个chart依赖的所有子chart。
  • NOTES.txt :用于介绍Chart帮助信息, helm install 部署后展示给用户。例如:如何使用这个 Chart、列出缺省的设置等。
  • _helpers.tpl:放置模板助手的地方,可以在整个 chart 中重复使用

接下来我来手动创建一个简单的helm应用包:

[root@k8s-master1 ~]# helm create mytestchart
Creating mytestchart

##修改后剩余:
[root@k8s-master1 ~]# tree mytestchart/
mytestchart/
├── Chart.yaml
├── README.md
├── templates
└── values.yaml

[root@k8s-master1 templates]# kubectl create deployment zhdyaweb --image=nginx:1.17 --dry-run -o yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: zhdyaweb
  name: zhdyaweb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: zhdyaweb
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: zhdyaweb
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.17
        name: nginx
        resources: {}
status: {}

[root@k8s-master1 templates]# kubectl create deployment helloWeb --image=nginx:1.17 --dry-run -o yaml > deployment.yaml

[root@k8s-master1 templates]# cat deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ .Values.name }}
spec:
  replicas: {{ .Values.replicas }}
  selector:
    matchLabels:
      app: {{ .Values.replicas }}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: {{ .Values.replicas }}
    spec:
      containers:
      - image: {{ .Values.image }}:{{ .Values.imageTag }}
        name: nginx

[root@k8s-master1 mytestchart]# cat values.yaml
name: zhdyaweb
replicas: 3
image: nginx
imageTag: 1.17

##如下成功安装
[root@k8s-master1 ~]# helm install zhdyaweb zhdyacc/
NAME: zhdyaweb
LAST DEPLOYED: Sat Dec 14 18:53:32 2019
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get po
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
zhdyacc-6bd459478b-5lvzd                 1/1     Running   0          2m3s
zhdyacc-6bd459478b-cpv8g                 1/1     Running   0          2m3s
zhdyacc-6bd459478b-qbqwt                 1/1     Running   0          2m3s


[root@k8s-master1 ~]# helm list     ##查看安装的服务
NAME    	NAMESPACE	REVISION	UPDATED                                	STATUS  	CHART        	APP VERSION
mysql2  	default  	1       	2019-12-14 16:57:16.387584786 +0800 CST	deployed	mysql-1.6.1  	5.7.27
zhdyaweb	default  	1       	2019-12-14 18:53:32.545438231 +0800 CST	deployed	zhdyacc-0.1.0	1.16.0


[root@k8s-master1 ~]# helm get manifest zhdyaweb        ##查看渲染后的yaml
---
# Source: zhdyacc/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: zhdyacc
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: zhdyacc
  template:
    metadata:
      labels:
        app: zhdyacc
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.17
        name: nginx

也可以打包推送的charts仓库共享别人使用。

# helm package mychart/
mychart-0.1.0.tgz
4、升级、回滚和删除

发布新版本的chart时,或者当您要更改发布的配置时,可以使用该helm upgrade 命令。

##升级nginx版本为1.16
[root@k8s-master1 ~]# helm upgrade --set imageTag=1.16 zhdyaweb zhdyacc/
Release "zhdyaweb" has been upgraded. Happy Helming!
NAME: zhdyaweb
LAST DEPLOYED: Sat Dec 14 19:04:22 2019
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 2
TEST SUITE: None

[root@k8s-master1 ~]# helm get manifest zhdyaweb
---
# Source: zhdyacc/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: zhdyacc
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: zhdyacc
  template:
    metadata:
      labels:
        app: zhdyacc
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.16       ##版本已经更改
        name: nginx

[root@k8s-master1 ~]# curl 10.244.2.26 -I
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.16.1

##或者另外一种方法:
# helm upgrade -f values.yaml zhdyaweb zhdyacc/
回滚:
[root@k8s-master1 ~]# helm rollback zhdyaweb
Rollback was a success! Happy Helming!

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get po
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
metrics-app-7674cfb699-5l72f             1/1     Running   1          44h
metrics-app-7674cfb699-btch5             1/1     Running   1          44h
mysql2-7899bb48c9-w85gf                  1/1     Running   0          130m
nfs-client-provisioner-f9fdd5cc9-ffzbd   1/1     Running   2          43h
zhdyacc-6bd459478b-9mcpt                 1/1     Running   0          9s
zhdyacc-6bd459478b-9ntcg                 1/1     Running   0          6s
zhdyacc-6bd459478b-jmjlh                 1/1     Running   0          7s

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get po -o wide
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP            NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
metrics-app-7674cfb699-5l72f             1/1     Running   1          44h    10.244.1.19   k8s-node1     <none>           <none>
metrics-app-7674cfb699-btch5             1/1     Running   1          44h    10.244.2.21   k8s-node2     <none>           <none>
mysql2-7899bb48c9-w85gf                  1/1     Running   0          130m   10.244.0.22   k8s-master1   <none>           <none>
nfs-client-provisioner-f9fdd5cc9-ffzbd   1/1     Running   2          43h    10.244.2.22   k8s-node2     <none>           <none>
zhdyacc-6bd459478b-9mcpt                 1/1     Running   0          11s    10.244.0.25   k8s-master1   <none>           <none>
zhdyacc-6bd459478b-9ntcg                 1/1     Running   0          8s     10.244.3.19   k8s-node3     <none>           <none>
zhdyacc-6bd459478b-jmjlh                 1/1     Running   0          9s     10.244.2.27   k8s-node2     <none>           <none>

[root@k8s-master1 ~]# curl 10.244.2.27 -I
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.17.6
Date: Sat, 14 Dec 2019 11:08:34 GMT

如上我们看到再次回滚到了1.17的版本!!

如果在发布后没有达到预期的效果,则可以使用helm rollback回滚到之前的版本。

例如将应用回滚到第一个版本:

# helm rollback web 2

卸载发行版,请使用以下helm uninstall命令:

# helm uninstall web

查看历史版本配置信息

# helm get --revision 1 web