053.Kubernetes集群管理-Helm部署及使用

一 Helm概述

1.1 Helm介绍

Helm 是 Kubernetes 的软件包管理工具。包管理器类似 Ubuntu 中使用的apt、Centos中使用的yum 或者Python中的 pip 一样，能快速查找、下载和安装软件包。通常每个包称为一个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）。

Helm 由客户端组件 helm 和服务端组件 Tiller 组成, 能够将一组K8S资源打包统一管理, 是查找、共享和使用为Kubernetes构建的软件的最佳方式。

1.2 Helm优势

在 Kubernetes中部署一个可以使用的应用，需要涉及到很多的 Kubernetes 资源的共同协作。如安装一个 WordPress 博客，用到了一些 Kubernetes 的一些资源对象。包括 Deployment 用于部署应用、Service 提供服务发现、Secret 配置 WordPress 的用户名和密码，可能还需要 pv 和 pvc 来提供持久化服务。并且 WordPress 数据是存储在mariadb里面的，所以需要 mariadb 启动就绪后才能启动 WordPress。这些 k8s 资源过于分散，不方便进行管理。

基于如上场景，在 k8s 中部署一个应用，通常面临以下几个问题：

如何统一管理、配置和更新这些分散的 k8s 的应用资源文件；

如何分发和复用一套应用模板；

如何将应用的一系列资源当做一个软件包管理。

对于应用发布者而言，可以通过 Helm 打包应用、管理应用依赖关系、管理应用版本并发布应用到软件仓库。

对于使用者而言，使用 Helm 后不用需要编写复杂的应用部署文件，可以以简单的方式在 Kubernetes 上查找、安装、升级、回滚、卸载应用程序。

1.3 Helm 相关组件及概念

Helm 包含两个组件，分别是 helm 客户端 和 Tiller 服务器：

helm：是一个命令行工具，主要用于 Kubernetes 应用程序 Chart 的创建、打包、发布以及创建和管理本地和远程的 Chart 仓库。

Tiller：是 Helm 的服务端，部署在 Kubernetes 集群中。Tiller 负责接收 Helm 的请求，并根据 Chart 生成 Kubernetes 的部署文件（称为 Release ），然后提交给 Kubernetes 创建应用。（v3版本已移除）

chart：Helm 的打包格式叫做 chart，所谓 chart 就是一系列文件, 它描述了一组相关的 k8s 集群资源，即包含了一组定义 Kubernetes 资源相关的 YAML 文件。

release：使用 helm install 命令在 Kubernetes 集群中部署的 Chart 称为 Release。

Repoistory：Helm chart 的仓库，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。

注意：Helm 中提到的 Release 与通常概念中的版本有所不同，Helm 的 Release 可以理解为 Helm 使用 Chart 包部署的一个应用实例。

二 Helm原理机制

2.1 Helm原理

如下图所示描述了Helm 的主要组件 Helm（客户端）、Tiller（服务器）、Repository（Chart 软件仓库）、Chart（软件包）之间的关系以及它们之间如何通信。

Helm架构：

2.2 Helm主要过程

创建release过程：

helm 客户端从指定的目录或本地tar文件或远程repo仓库解析出chart的结构信息；

helm 客户端指定的 chart 结构和 values 信息通过 gRPC 传递给 Tiller；

Tiller 服务端根据 chart 和 values 生成一个 release；

Tiller 将install release请求直接传递给 kube-apiserver。

删除release：

helm 客户端从指定的目录或本地tar文件或远程repo仓库解析出chart的结构信息；

helm 客户端指定的 chart 结构和 values 信息通过 gRPC 传递给 Tiller；

Tiller 服务端根据 chart 和 values 生成一个 release；

Tiller 将delete release请求直接传递给 kube-apiserver。

更新release

helm 客户端将需要更新的 chart 的 release 名称、chart 结构和 value 信息传给 Tiller；

Tiller 将收到的信息生成新的 release，并同时更新这个 release 的 history；

Tiller 将新的 release 传递给 kube-apiserver 进行更新。

2.3 chart基本结构

Helm的打包格式叫做chart，所谓chart就是一系列文件, 它描述了一组相关的 k8s 集群资源。Chart中的文件安装特定的目录结构组织, 最简单的chart 目录如下所示：

目录释义：

charts：该目录存放依赖的chart；

Chart.yaml：包含Chart的基本信息，包括chart版本，名称等；

templates：该目录下存放应用，即一系列 k8s 资源的 yaml 模板；

_helpers.tpl：此文件中定义一些可重用的模板片断，此文件中的定义在任何资源定义模板中可用；

NOTES.txt：介绍chart 部署后的帮助信息，如何使用chart等；

values.yaml：包含了必要的值定义（默认值）, 用于存储 templates 目录中模板文件中用到变量的值。

参考链接：https://www.jianshu.com/p/4bd853a8068b。

附：helm v3说明：

Helm 2 是 C/S 架构，主要分为客户端 helm 和服务端 Tiller; 与v2版本不同，v3移除了Tiller，只有 helm。

Tiller 主要用于在 Kubernetes 集群中管理各种应用发布的版本，在 Helm 3 中移除了 Tiller, 版本相关的数据直接存储在了 Kubernetes 中。

1：移除Tiller，针对v3版本移除Tiller的说明，可参考：https://blog.csdn.net/zzh_gaoxingjiuhao/article/details/104182596。

2：移除Tiller的优势可参考：https://www.sohu.com/a/364182362_609513。

Helm v3新特性参考：https://www.jianshu.com/p/dfb8e2a42db0、https://github.com/helm/helm/releases/tag/v3.0.0-alpha.1。

三 Helm部署安装

3.1 前置准备

Helm 将使用 kubectl 在已配置的集群上部署 Kubernetes 资源，因此需要如下前置准备：

正在运行的 Kubernetes 集群；

本地 Docker 客户端；

预配置的 kubectl 客户端和 Kubernetes 集群正确交互。

3.2 安装Helm

二进制安装

  1 [root@master01 ~]# wget https://get.helm.sh/helm-v3.1.2-linux-amd64.tar.gz
  2 [root@master01 ~]# tar -zxvf helm-v3.1.2-linux-amd64.tar.gz 
  3 [root@master01 ~]# cp linux-amd64/helm /usr/local/bin/

脚本安装

  1 [root@master01 ~]# curl -fsSL -o get_helm.sh https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/master/scripts/get-helm-3
  2 [root@master01 ~]# chmod 700 get_helm.sh
  3 [root@master01 ~]# ./get_helm.sh

提示：更多安装方式参考官方手册：https://helm.sh/docs/intro/install/。

  1 [root@master01 ~]# helm version		#查看安装版本
  2 [root@master01 ~]# echo 'source <(helm completion bash)' >> .bashrc	#helm自动补全

四 Helm操作

4.1 查找chart

helm search：可以用于搜索两种不同类型的源。

helm search hub：搜索 Helm Hub，该源包含来自许多不同仓库的Helm chart。

helm search repo：搜索已添加到本地头helm客户端（带有helm repo add）的仓库，该搜索是通过本地数据完成的，不需要连接公网。

  1 [root@master01 helm]# helm search hub			#可搜索全部可用chart
  2 [root@master01 helm]# helm search hub wordpress

4.2 添加repo

  1 [root@master01 helm]# helm repo list			#查看repo
  2 [root@master01 helm]# helm repo add brigade https://brigadecore.github.io/charts
  3 [root@master01 helm]# helm repo add stable https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com/				#添加官方repo
  4 [root@master01 helm]# helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
  5 
  6 [root@master01 helm]# helm search repo brigade
  7 [root@master01 helm]# helm search repo stable		#搜索repo中的chart
  8 [root@master01 helm]# helm repo update			#更新repo的chart
  9 [root@master01 helm]# helm repo remove stable		#移除repo

4.3 安装软件包

  1 [root@master01 helm]# helm search repo mariadb		#查找确认存在
  2 [root@master01 helm]# helm show chart bitnami/mariadb	#可提前查看相关信息
  3 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb bitnami/mariadb	#以repo中chart安装
  4 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb2 bitnami.mariadb.tgz	#以压缩包中chart安装
  5 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb3 mariadb/		#以解压后的目录安装
  6 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb4 https://hub.helm.sh/charts/bitnami/mariadb.tgz				#以远程路径安装
  7 [root@master01 helm]# helm ls				#查看已安装的release

提示：在 Helm 3 中，必须主动指定release名称，或者增加 --generate-name 的参数使Helm自动生成。

在安装期间，helm客户端将显示有关创建了哪些资源，发布状态是什么以及是否可以或应该执行其他配置步骤的有用信息。

注意：由于许多chart需要较大的镜像，需要一定时间才能正确部署至集群，Helm不会等到所有资源都在运行后才退出。

4.4 状态查看

  1 [root@master01 ~]# helm status xhy-mariadb

4.5 升级回滚

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

  1 [root@master01 helm]# vi mariadb.yml			#以新配置重发布
  2 rootUser:
  3   password: abcd1234
  4 [root@master01 helm]# helm upgrade -f mariadb.yml xhy-mariadb bitnami/mariadb	#升级
  5 [root@master01 helm]# helm get values xhy-mariadb		#查看新配置

  1 [root@master01 helm]# helm history xhy-mariadb		#查看安装历史
  2 [root@master01 helm]# helm rollback xhy-mariadb 1		#回滚

提示：升级将采用现有发行版，并根据所提供的信息对其进行升级。由于Kubernetes chart可能很大且很复杂，因此Helm尝试执行侵入性最小的升级。它将仅更新自上一发行版以来已更改的内容。

4.6 卸载release

  1 [root@master01 helm]# helm uninstall xhy-mariadb		#卸载release
  2 [root@master01 helm]# helm list

提示：在Helm 3中，删除release也会删除发布记录。如果希望保留删除发布记录，可使用helm uninstall --keep-history。使用helm list --uninstalled将仅显示带有--keep-history标志卸载的发行版。

提示：helm list --all标志可查询Helm保留的所有发布记录，包括失败或已删除项目的记录（如果--keep-history已指定）。

4.7 其他常见选项

--timeout：等待Kubernetes命令完成的秒数，默认5m0s。

--wait：等待，直到所有Pod都处于就绪状态、PVC处于绑定、deployment的Pods最少可用数处于ready状态，并且Services具有IP地址（如果安装的为Ingress LoadBalancer），然后才将发布标记为成功。它将一直等待至--timeout设置的值。如果达到超时，该release将标记为FAILED。

注意：在作为滚动更新策略一部分的Deployment replicas设置为1，maxUnavailable且未设置为0的情况下，--wait只要满足最小Pod就绪状态，它将返回就绪状态。

--no-hooks：跳过命令行的运行钩子。

--dry-run：模拟安装。

-n, --namespace：指定需要部署的命名空间。

提示：hele完整命令选项可执行helm <command> --help查看。

五 Helm自定义安装

5.1 查看chart默认value

如上4.3所示方法进行安装将仅使用此chart的默认配置选项。通常，需要自定义图表以使用首选配置。

  1 [root@master01 ~]# helm show values bitnami/mariadb	#查看此chart可自定义配置项
  2 ……
  3 rootUser:
  4   ## MariaDB admin password
  5   ## ref: https://github.com/bitnami/bitnami-docker-mariadb#setting-the-root-password-on-first-run
  6   ##
  7   password: ""
  8 ……

5.2 传递配置方式

有两种在安装过程中传递配置数据的方式：

--values（或-f）：指定带有替代参数及值的YAML文件。可以多次指定，最后一个文件优先级最高。

--set：在命令行上指定替代。

提示：如果同时使用--set和-f，则将-f优先级更高。

5.3 配置文件定义配置项

  1 [root@master01 helm]# vi mariadb.yml			#创建自定义配置
  2 rootUser:
  3   password: abcd1234
  4

提示：如上设置数据库密码，而不使用默认的随机密码。

5.4 命令行定义配置项

  1 [root@master01 helm]# helm install --set rootUser.password=abcd1234 xhy_mariadb bitnami/mariadb

提示：更多命令与yaml对应如下：

命令行	yaml
--set name=value	name: value
--set a=b,c=d	a: b c: d
--set outer.inner=value	outer: inner: value
--set name={a, b, c}	name: - a - b - c
--set servers[0].port=80	servers: - port: 80
--set servers[0].port=80,servers[0].host=example	servers: - port: 80 host: example
--set name=value1\,value2	name: "value1,value2"
--set nodeSelector."kubernetes.io/role"=master	nodeSelector: kubernetes.io/role: master

六创建chart

6.1 创建chart命令

  1 [root@master01 helm]# helm create test-chart

提示：create会创建一个标准的chart目录结构，可以编辑相应配置从而创建自己的chart。更多的chart开发指南参考：https://helm.sh/docs/topics/charts/。

有关chart的字段及编写可参考：https://www.kubernetes.org.cn/3884.html。

  1 [root@master01 helm]# helm lint test-chart/		#验证创建后是否正常
  2 [root@master01 helm]# helm package test-chart		#将创建的进行打包
  3 [root@master01 helm]# helm install test-chart/ ./test-chart/-0.1.0.tgz	#安装
  4

七 Monocular

7.1 Monocular介绍

Monocular是一个开源软件，基于web UI图形界面管理kubernetes上以Helm Charts形式创建的服务

7.2 Monocular安装

  1 [root@master01 ~]# helm repo add monocular https://helm.github.io/monocular	#添加repo
  2 [root@master01 ~]# kubectl create ns helm
  3 [root@master01 ~]# cat > custom-repos.yaml <<EOF
  4 sync:
  5   repos:
  6     - name: stable
  7       url: https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com
  8       schedule: "0 * * * *"
  9       successfulJobsHistoryLimit: 1
 10     - name: incubator
 11       url: https://kubernetes-charts-incubator.storage.googleapis.com
 12       schedule: "*/5 * * * *"
 13     - name: monocular
 14       url: https://helm.github.io/monocular
 15 ui:
 16   replicaCount: 2
 17   service:
 18     name: monocular-ui
 19     type: NodePort
 20     externalPort: 80
 21     internalPort: 8080
 22     annotations: {}
 23       # foo.io/bar: "true"
 24 ingress:
 25   hosts:
 26   - monocular.odocker.com
 27 EOF			#添加自定义配置：配置默认添加的repo及ingress host
 28 [root@master01 ~]# helm install mymonocular monocular/monocular -f custom-repos.yaml -n helm
 29

7.3 确认安装

  1 [root@master01 ~]# kubectl get pods -n helm -o wide
  2 [root@master01 ~]# kubectl get svc -n helm -o wide
  3 [root@master01 ~]# kubectl get ingresses -n helm -o wide
  4

参考：https://github.com/helm/monocular

八 helm部署WordPress

8.1 查看chart包

  1 [root@master01 ~]# helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
  2 [root@master01 ~]# helm search repo wordpress
  3 NAME                    CHART VERSION   APP VERSION     DESCRIPTION
  4 bitnami/wordpress       9.2.4           5.4.1           Web publishing platform for building blogs and ...
  5

8.2 安装WordPress

  1 [root@master01 ~]# kubectl create ns wp
  2 [root@master01 ~]# vi custom-wordpress.yaml
  3 wordpressUsername: admin
  4 wordpressPassword: admin12345
  5 wordpressBlogName: Xhy Blog!
  6 persistence:
  7   enabled: true
  8   storageClass: "ghsc"
  9   accessMode: ReadWriteOnce
 10   size: 5Gi
 11 
 12 
 13 mariadb:
 14   db:
 15     name: wpdb
 16     user: wpuser
 17     password: wppass12345
 18     rootUser: wpadmin
 19     password: wpadminpass12345
 20 
 21 
 22   master:
 23     persistence:
 24       enabled: true
 25       storageClass: "ghsc"
 26       accessModes:
 27         - ReadWriteOnce
 28       size: 5Gi
 29 
 30 
 31 service:
 32   type: NodePort
 33   nodePorts:
 34     http: "30005"
 35     https: "30006"
 36

提示：

默认参考配置参考：https://github.com/bitnami/charts/blob/master/bitnami/wordpress/values.yaml

更多参数设置参考：https://github.com/bitnami/charts/tree/master/bitnami/wordpress

  1 [root@master01 ~]# helm install mywp bitnami/wordpress -f custom-wordpress.yaml -n wp

8.3 确认安装

  1 [root@master02 ~]# kubectl get pods -n wp -o wide
  2 [root@master02 ~]# kubectl get pv -n wp -o wide | grep wp
  3 [root@master02 ~]# kubectl get pvc -n wp -o wide          
  4 [root@master02 ~]# kubectl get svc -n wp -o wide

8.4 访问测试

  1 [root@master01 ~]# kubectl get --namespace wp -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services mywp-wordpress		#查看端口
  2 30005
  3 [root@master01 ~]# kubectl get nodes --namespace wp -o jsonpath="{.items[0].status.addresses[0].address}"	#查看node ip
  4 172.24.8.71

浏览器访问：http://172.24.8.71:30005或者https://172.24.8.71:30006/

浏览器访问：http://172.24.8.71:30005/admin，进入管理界面。

参考文档：

https://www.hi-linux.com/posts/21466.html

https://helm.sh/docs/intro/using_helm/

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原文地址：https://www.cnblogs.com/itzgr/p/12876009.html

053.Kubernetes集群管理-Helm部署及使用

一 Helm概述

1.1 Helm介绍

1.2 Helm优势

1.3 Helm 相关组件及概念

二 Helm原理机制

2.1 Helm原理

2.2 Helm主要过程

2.3 chart基本结构

三 Helm部署安装

3.1 前置准备

3.2 安装Helm

四 Helm操作

4.1 查找chart

4.2 添加repo

4.3 安装软件包

4.4 状态查看

4.5 升级回滚

4.6 卸载release

4.7 其他常见选项

五 Helm自定义安装

5.1 查看chart默认value

5.2 传递配置方式

5.3 配置文件定义配置项

5.4 命令行定义配置项

六 创建chart

6.1 创建chart命令

七 Monocular

7.1 Monocular介绍

7.2 Monocular安装

7.3 确认安装

八 helm部署WordPress

8.1 查看chart包

8.2 安装WordPress

8.3 确认安装

8.4 访问测试

六创建chart