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k8s Helm3详解 （部署，自定义，仓库，）

一、概念

Helm 是 Kubernetes 的包管理工具，它允许开发者和系统管理员通过定义、打包和部署应用程序来简化 Kubernetes 应用的管理工作。Helm 的出现是为了解决在 Kubernetes 环境中部署和管理复杂应用的挑战。

  • Helm 的官方网站是 Helm，在这里可以找到 Helm 的安装指南、文档、Chart 仓库和社区贡献信息。通过 Helm，用户可以更高效地管理和部署 Kubernetes 应用，实现快速迭代和持续集成。

Helm 的核心概念

  • Chart：Helm 的 Chart 是一个软件包，它包含了一组定义 Kubernetes 资源的 YAML 文件。Chart 可以看作是 Kubernetes 应用的模板，它描述了如何部署一个应用，包括所需的 Deployments、Services、ConfigMaps 等资源。
  • Repository：Helm 的 Repository 是一个存储 Chart 的仓库。用户可以从这些仓库中搜索、下载和安装 Chart。每个 Repository 都有一个索引文件，列出了可用的 Chart 和它们的版本。
  • Release：当使用 helm install 命令部署一个 Chart 到 Kubernetes 集群时，Helm 会创建一个 Release。Release 是 Chart 在集群中的一个实例，它代表了特定版本的应用部署。用户可以对同一个 Chart 创建多个 Release，每个 Release 都有自己的配置和状态。

Helm 的工作流程

  • 查找 Chart：用户可以在 Helm 的 Repository 中查找所需的 Chart。
  • 安装 Chart：使用 helm install 命令安装 Chart 到 Kubernetes 集群，创建一个 Release。
  • 管理 Release：用户可以使用 helm upgrade、helm rollback、helm uninstall 等命令来管理 Release，包括更新、回滚或卸载应用。
  • 维护 Repository：用户可以添加、更新和删除 Helm Repository，以管理可用的 Chart。

Helm 3 与 Helm 2 的区别

Helm 2：在 Helm 2 中，采用了客户端-服务器模型，其中客户端是 Helm，服务器端是 Tiller。Tiller 作为 Kubernetes 集群中的一个 Deployment 运行，负责管理 Helm 的 Release 和执行 Kubernetes 操作。

Helm 3：Helm 3 移除了 Tiller，简化了架构。现在，Helm 客户端直接与 Kubernetes API 服务器通信，执行所有的 Kubernetes 操作。这减少了复杂性，并提高了安全性，因为不再需要在集群中运行一个具有广泛权限的 Tiller 服务。

二、Helm部署

包括如何安装 Helm 客户端、添加和更新 Helm 仓库、搜索和查看 Chart 信息、安装和卸载应用

安装 Helm

下载 Helm 客户端：

访问 Helm 的 GitHub 标签页面 https://github.com/helm/helm/tags 来下载适合操作系统的 Helm 版本。例如，如果使用的是 Linux 系统，可以下载 

helm-v3.6.0-linux-amd64.tar.gz

。

安装 Helm：

解压下载的 Helm 压缩包，并将其移动到系统的可执行路径中，例如 

/usr/local/bin

。

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

验证 Helm 安装：

运行 

helm version

来检查 Helm 是否已成功安装。

helm version

命令补全：

为了提高使用 Helm 的效率，可以启用命令补全功能。

source <(helm completion bash)

使用 Helm 安装 Chart

添加 Helm 仓库：

添加常用的 Helm 仓库，以便可以搜索和安装各种 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

更新 Helm 仓库：

更新 Helm 仓库列表，以确保可以访问最新的 Chart 版本。

helm repo update

查看 Helm 仓库列表：

查看已添加的 Helm 仓库。

helm repo list

搜索 Chart：

在 

stable

仓库中搜索可用的 Chart。

helm search repo stable

删除 Helm 仓库：

如果不再需要某个 Helm 仓库，可以将其从列表中删除。

helm repo remove incubator

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     # 获取所有信息

安装 Chart：

使用 

helm install

命令安装 Chart。可以指定一个 release 名称，或者使用 

--generate-name

让 Helm 为生成一个随机名称。

helm install my-redis bitnami/redis [-n default]  # 指定 release 名称
helm install bitnami/redis --generate-name     # 自动生成 release 名称

查看所有 release：

列出所有已安装的 Helm release。

helm ls

或者使用 

helm list

来获取更详细的信息。

helm list

查看 release 状态：

查看特定 release 的状态信息。

helm status my-redis

删除 release：

使用 

helm uninstall

命令删除指定的 Helm release。

helm uninstall my-redis

三、Helm Chart 自定义模板

查看chart文件细节

  • 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。

**Helm Chart 是 Helm 用来部署 Kubernetes 应用的包。一个 Chart 包含一系列的 Kubernetes 资源定义文件（YAML 格式），以及一个描述 Chart 的 

Chart.yaml

文件和一个用于配置的 

values.yaml

文件。自定义 Helm Chart 允许根据具体需求来创建和部署 Kubernetes 应用。**

  • 拉取 Helm Chart:
  • 创建一个目录用于存放 Helm charts，例如 /opt/helm。
  • 使用 helm pull 命令从 Helm 仓库拉取特定的 chart，例如 stable/mysql。
  • 查看拉取的 chart 文件，确认文件存在。
mkdir /opt/helm
cd /opt/helm

helm pull stable/mysql

ls
mysql-1.6.9.tgz
  • 查看 Chart 结构:
  • 使用 tar 命令解压缩拉取的 chart 文件，例如 mysql-1.6.9.tgz。
  • 使用 ls 命令列出解压缩后的 chart 文件夹内容。
  • 安装 tree 命令（如果尚未安装），以便更好地查看文件和目录结构。
  • 使用 tree 命令查看 chart 的详细结构，包括所有文件和子目录。
tar xf mysql-1.6.9.tgz

yum install -y tree

tree mysql
mysql
├── Chart.yaml
├── README.md
├── templates
│   ├── configurationFiles-configmap.yaml
│   ├── deployment.yaml
│   ├── _helpers.tpl
│   ├── initializationFiles-configmap.yaml
│   ├── NOTES.txt
│   ├── pvc.yaml
│   ├── secrets.yaml
│   ├── serviceaccount.yaml
│   ├── servicemonitor.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   └── tests
│       ├── test-configmap.yaml
│       └── test.yaml
└── values.yaml
  • Chart 结构概览:
  • Chart 包的根目录包含了多个文件和子目录，这些是构成 Helm chart 的基本元素。
  • 主要文件和目录包括：- Chart.yaml：包含 chart 的元数据。- README.md：提供关于 chart 的信息和使用说明。- templates：包含 chart 的模板文件，如：- configurationFiles-configmap.yaml：配置文件的 ConfigMap 模板。- deployment.yaml：Deployment 资源的模板。- _helpers.tpl：辅助模板文件。- initializationFiles-configmap.yaml：初始化文件的 ConfigMap 模板。- NOTES.txt：安装后的说明和注意事项。- pvc.yaml：PersistentVolumeClaim 资源的模板。- secrets.yaml：Secret 资源的模板。- serviceaccount.yaml：ServiceAccount 资源的模板。- servicemonitor.yaml：ServiceMonitor 资源的模板。- service.yaml：Service 资源的模板。- ingress.yaml：Ingress 资源的模板。- tests：包含测试相关的模板文件。- values.yaml：包含 chart 的默认配置值。
  • 通过这个结构，我们可以看到 Helm chart 是如何组织和管理 Kubernetes 应用程序的部署配置的。用户可以根据需要编辑这些文件，以自定义应用程序的行为和配置。

Helm chart 结构

Helm chart 的关键组成部分的详细说明：

  • Chart.yaml:
  • 这是 Helm chart 的自描述文件，它包含了 chart 的基本信息。
  • 必须包含 name 字段，用于指定 chart 的名称。
  • 必须包含 version 字段，用于指定 chart 的版本号。
  • 还可以包含其他元数据，如描述、图标、维护者信息等。
  • 模板:
  • Helm chart 包含一个或多个模板，这些模板是 Kubernetes 资源清单文件的文本模板。
  • 模板中可以包含 Go 模板 语法，用于动态生成 Kubernetes 清单文件。
  • 模板会根据 values.yaml 文件中的值进行填充和处理，生成最终的 Kubernetes 资源清单。
  • 具体模板文件:
  • NOTES.txt：这是一个文本文件，包含安装 chart 后显示给用户的信息，通常包括配置提示、使用说明等。
  • deployment.yaml：这个模板定义了一个 Kubernetes Deployment 资源，用于指定如何部署应用程序的副本。
  • service.yaml：这个模板定义了一个 Kubernetes Service 资源，通常用于提供对 Deployment 的网络访问。
  • ingress.yaml：这个模板定义了一个 Kubernetes Ingress 资源，用于管理外部访问到 Service 的路由。
  • _helpers.tpl：这个文件包含可重用的模板助手函数，可以在 chart 的其他模板中调用。

通过这些组件，Helm charts 为 Kubernetes 应用程序的部署提供了一种标准化和自动化的方法。用户可以通过修改 

values.yaml

文件和模板来定制应用程序的部署，然后使用 Helm 命令进行部署和管理。

创建自定义的 chart

创建自定义 Helm Chart

  • 使用 helm create 命令创建一个新的 Helm chart，例如 nginx。
  • 使用 tree 命令查看新创建的 chart 结构，包括 Chart.yaml、values.yaml 和 templates 目录等。
  • 查看 templates/deployment.yaml 文件，了解如何在模板中使用 Go 模板语法引用 values.yaml 中的变量。
helm create 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

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。
比如在 deployment.yaml 中定义的容器镜像：
image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag | default .Chart.AppVersion }}"

cat nginx/values.yaml | grep repository
  repository: nginx
#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。

修改 Helm Chart

  • 修改 Chart.yaml 文件以更新 chart 的元数据，如 name、version 和 appVersion。
  • 修改 values.yaml 文件以设置默认的配置值，如 replicaCount、image 和 service 类型等。
//修改 chart
vim nginx/Chart.yaml
apiVersion: v2
name: nginx                     #chart名字
description: A Helm chart for Kubernetes
type: application               #chart类型，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"                #设置镜像标签

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                 #开启 ingress
  className: ""
  annotations: {}
    # kubernetes.io/ingress.class: nginx
    # kubernetes.io/tls-acme: "true"
  hosts:
    - host: www.gzb.com         #指定ingress域名
      paths:
        - path: /
          pathType: Prefix      #指定ingress路径类型
  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: {}

打包和部署 Helm Chart

  • 使用 helm lint 命令检查 chart 的依赖和模板配置是否正确。
  • 使用 helm package 命令打包 chart，生成 .tgz 文件。
  • 使用 helm install 命令部署 chart，可以选择使用 --dry-run 和 --debug 参数进行测试。
  • 使用 helm install 命令正式部署 chart，可以指定命名空间和配置文件。
helm lint nginx        #检查依赖和模版配置是否正确

helm package nginx     #打包 chart，会在当前目录下生成压缩包 nginx-0.1.0.tgz

//部署 chart
helm install nginx ./nginx --dry-run --debug    #使用 --dry-run 参数验证 Chart 的配置，并不执行安装

helm install nginx ./nginx -n default           #部署 chart，release 版本默认为 1
或者
helm install nginx ./nginx-0.1.0.tgz

#可根据不同的配置来 install，默认是 values.yaml
helm install nginx ./nginx -f ./nginx/values-prod.yaml

helm ls

kubectl get pod,svc

部署 Ingress-Nginx

  • 下载 Ingress-Nginx 的配置文件 mandatory.yaml 和 service-nodeport.yaml。
  • 使用 kubectl apply 命令应用这些配置文件，以部署 Ingress 控制器和 NodePort 类型的 Service。
  • 查看 Ingress 控制器和 Service 的状态，确保它们正常运行。
  • 通过编辑 /etc/hosts 文件将域名 www.gzb.com 指向 Ingress 控制器的 IP 地址。
  • 使用 curl 命令测试 Ingress 是否能够正确代理请求。
#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

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

kubectl get pod,svc -n ingress-nginx

kubectl get ingress

vim /etc/hosts
.....
192.168.42.34 node02 www.gzb.com

curl http://www.gzb.com:30665

升级 Helm Chart

  • 修改 values.yaml 文件以更改 Service 类型为 NodePort 并设置 nodePort。
  • 修改 templates/service.yaml 模板以反映 Service 类型的变化。
  • 使用 helm upgrade 命令升级已部署的 chart，更新 Service 类型和端口。
  • 再次使用 curl 命令测试 NodePort 是否能够正确代理请求。
//修改为 NodePort 访问后，升级
vim nginx/values.yaml
service:
  type: NodePort
  port: 80
  nodePort: 30080

ingress:
  enabled: false

vim nginx/templates/service.yaml
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 }}

#升级 release，release 版本加 1
helm upgrade nginx nginx 

kubectl get svc

curl 192.168.41.34:30080

通过这些步骤，可以创建和部署自定义的 Helm charts，以及管理和配置 Kubernetes 集群中的 Ingress 规则。这些步骤提供了一个从创建到部署再到升级的完整流程，有助于理解 Helm charts 的使用和管理。

四、回滚

**使用 Helm 进行回滚操作以及如何在命令行中使用 

--set

参数来部署或升级 Helm release 的信息**

回滚 Helm Release

查看 Release 历史:
  • 使用 helm history 命令查看 Helm release 的历史记录，包括每次更新的详细信息和状态。
helm history nginx
执行回滚操作:
  • 使用 helm rollback 命令加上 release 名称和要回滚到的版本号来执行回滚操作。
  • 执行回滚后，可以再次使用 helm history 命令确认 release 是否已经成功回滚到指定版本。
helm rollback nginx 1
helm history nginx

维护 Helm Chart

在 Helm chart 的 

templates

目录下的 Kubernetes 清单文件配置好后，通常的维护工作主要涉及修改 

Chart.yaml

和 

values.yaml

文件。

  • Chart.yaml：更新 chart 的元数据，如版本号、描述等。
  • values.yaml：调整或添加配置参数，这些参数将应用于模板中，以定制 Kubernetes 资源的行为。

使用

--set

参数部署或升级 Release

在部署或升级 Helm release 时，可以使用 

--set

参数在命令行中直接指定配置值。这些值将覆盖 

values.yaml

文件中的同名参数。

例如，要将 Nginx chart 的镜像标签升级到 

1.15

，可以使用以下命令：

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

这个命令会更新 Nginx chart 的镜像标签，而无需修改 

values.yaml

文件。这种快捷方式在需要快速更改配置或在没有访问 

values.yaml

文件的情况下非常有用。

总结来说，Helm 提供了灵活的方式来管理和维护 Kubernetes 应用程序的部署。通过回滚功能，可以轻松撤销更改；通过 

--set

参数，可以在部署或升级时动态调整配置。这些功能使得 Helm 成为 Kubernetes 集群中应用程序部署和维护的强有力工具。

五、Helm 仓库

使用 Harbor 作为本地 Helm 仓库，并将自定义的 Helm chart 推送至 Harbor 仓库的详细步骤

安装 Harbor

  • 准备 Harbor 的离线安装包 harbor-offline-installer-v1.9.1.tgz 和 docker-compose 文件。
  • 配置 harbor.yml 文件，设置 Harbor 的主机名、管理员密码、数据存储路径等。
  • 使用 ./install.sh --with-clair --with-chartmuseum 命令安装 Harbor，并启用 Clair 服务和 chart 仓库服务。
#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: 192.168.10.19
harbor_admin_password: Harbor12345     #admin用户初始密码
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 Helm Push 插件

  • 在线安装 Helm Push 插件：
helm plugin install https://github.com/chartmuseum/helm-push
  • 离线安装 Helm Push 插件：
  • 下载插件压缩包 helm-push_0.8.1_linux_amd64.tar.gz。
  • 解压缩并将其放置在 ~/.local/share/helm/plugins/helm-push 目录下。
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

helm repo ls

配置 Helm 仓库

  • 登录到 Harbor 的 Web UI 界面，并创建一个新项目 chart_repo。
  • 浏览器访问：http://192.168.10.19 ，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 Harbor 项目作为 Helm 仓库：
helm repo add harbor http://192.168.10.19/chartrepo/chart_repo --username=admin --password=Harbor12345

这里的 repo 的地址是/chartrepo/，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。

推送 Chart 到 Harbor

  • 切换到包含 Helm chart 的目录。
cd /opt/helm
  • 使用 helm push 命令将 chart 推送到 Harbor 仓库：
helm push nginx harbor

查看 Helm Charts

  • 在 Harbor 的 Web UI 界面中查看 chart_repo 项目，确认已成功推送的 Helm Charts。

通过这些步骤，可以将自定义的 Helm charts 推送到本地的 Harbor 仓库中，从而实现 Helm charts 的存储、管理和分发。Harbor 作为一个企业级的 Docker Registry 管理项目，也支持 Helm charts 的存储和分发，这使得它成为 Kubernetes 环境中管理 Helm charts 的理想选择。

标签： kubernetes 容器 云原生
本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_51545656/article/details/136648792
版权归原作者 木合杉 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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