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Kubernetes-Helm基本介绍

董永宁
2023-12-01

Helm 介绍

Helm可帮助您管理Kubernetes应用程序 - Helm Charts可帮助您定义，安装和升级最复杂的Kubernetes应用程序。与ubuntu下的apt, centos下的yum类似的管理工具。

kubernetes在创建资源时使用yaml形式存储，随着资源复杂度增加，yaml中的内容也越来越多，helm chart通过管理包的形式将资源数据分散在不同文件中。

helm chart提供的功能包括：

  • 创建与安装chart 应用
  • 管理chart安装版本，跟踪安装历史
  • chart轻松升级
  • chart版本回退，删除恢复

Helm安装

在安装前，确认环境中已经完成安装kubernetes，kubernetes能够正常使用。

Helm安装分为客户端安装helm 工具，server端title安装。这里安装使用helm v2.7.2版本

Helm 客户端安装

手动下载helm-v2.7.2-linux-amd64.tar.gz软件包，在kubernetes环境中解压helm-v2.7.2-linux-amd64.tar.gz，并将其拷贝到可执行命令path目录

# tar -xvf helm-v2.7.2-linux-amd64.tar.gz
linux-amd64/
linux-amd64/README.md
linux-amd64/LICENSE
linux-amd64/helm

# cp linux-amd64/helm /usr/local/bin/

# helm -h  (显示帮助信息，客户端安装完成）

Helm server安装

server 安装会在kubernetes kube-system空间中启动一个tiller-deploy pod, 该pod依赖helm tiller镜像（镜像名称为gcr.io/kubernetes-helm/tiller:v2.7.2），在创建pod时，国内无法正常下载，因此在安装前需要手动下载镜像到docker镜像库中。 

// 从官方镜像库获取并上传镜像后：
# docker images
gcr.io/kubernetes-helm/tiller                                    v2.7.2              1c5314e713c2        5 months ago        71.6 MB


// 从本地镜像库pull:
# docker pull 192.168.8.56/gcr.io/kubernetes-helm/tiller:v2.9.1
# docker images
192.168.8.56/gcr.io/kubernetes-helm/tiller                                       v2.9.1              6253045f26c6        6 months ago        36.1 MB

server 通过helm init方式来进行server安装，在k8s环境中启动tiller-deploy pod，但在helm init时默认会用gcr镜像，因此这里需要在helm init时添加其它选项

# kubectl create serviceaccount --namespace kube-system tiller  (创建tiller serviceaccount)

# kubectl create clusterrolebinding tiller-cluster-rule --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:tiller (绑定角色）

# helm init --service-account tiller --upgrade --skip-refresh --tiller-image 192.168.8.56/gcr.io/kubernetes-helm/tiller (进行server安装，跳过拉取cache，同时直接指定使用的镜像,--tiller-image仅在tiller镜像从本地库获取时时用）

下面这两步仅v2.7.2的版本需要，其它版本没有验证（v2.9.1版本不需要执行）
# kubectl patch deploy --namespace kube-system tiller-deploy -p '{"spec":{"template":{"spec":{"serviceAccount":"tiller"}}}}' 

（这一步非常重要，不然后面在使用 Helm 的过程中可能出现Error: no available release name found的错误信息。）

如果上一步patch没有成功，那么执行下面命令：
# kubectl edit deploy --namespace kube-system tiller-deploy （#and add the line serviceAccount: tiller to spec/template/spec)

验证helm server pod安装完成

# kubectl get pods -n kube-system -o wide |grep tiller     (通过kubectl工具查看pod已经正常启动）

tiller-deploy-65b7f7d54f-fwhj5           1/1       Running   0          54m       10.244.0.39    openstack-helm

# helm version          (查看helm 版本）

Client: &version.Version{SemVer:"v2.7.2", GitCommit:"8478fb4fc723885b155c924d1c8c410b7a9444e6", GitTreeState:"clean"}
Server: &version.Version{SemVer:"v2.7.2", GitCommit:"8478fb4fc723885b155c924d1c8c410b7a9444e6", GitTreeState:"clean"}

到此helm server与client安装全部完成，安装完成在家目录下会生成helm的目录与文件


# tree .helm
.helm
|-- cache
|   `-- archive     (这个目录用来存储chart归档，通过helm package chart的方式完成）
|       |-- ingress-0.1.0.tgz
|       |-- mysql-0.8.2.tgz
|       `-- nginx-ingress-0.24.0.tgz
|-- plugins        （helm 安装plugin存储)
|-- repository      (记录repo仓库)
|   |-- cache
|   |   `-- local-index.yaml -> /root/.helm/repository/local/index.yaml
|   |-- local
|   |   |-- calico-0.1.0.tgz
|   |   |-- elasticsearch-0.1.0.tgz
|   |   |-- registry-0.1.0.tgz
|   |   `-- tiller-0.1.0.tgz
|   `-- repositories.yaml
`-- starters

 

Helm基本使用

Helm 添加repo镜像库

Helm镜像库添加后，通过helm install 方式可以安装镜像库下的镜像，同时chart使用镜像也能够从镜像库提供的下载中下载

# helm repo list  (查看镜像库）
NAME     URL
local    http://localhost:8879/charts

# helm repo add stable https://burdenbear.github.io/kube-charts-mirror/  （添加名称未stable镜像库，镜像库地址为https://burdenbear.github.io/kube-charts-mirror/)
"stable" has been added to your repositories

# helm repo list
NAME      URL
local     http://localhost:8879/charts
stable    https://burdenbear.github.io/kube-charts-mirror/   （stable镜像库已添加）

# helm search         （通过search能够看到stable下的镜像库）
NAME                                     VERSION    DESCRIPTION
local/calico                             0.1.0      OpenStack-Helm BootStrap Calico
local/elasticsearch                      0.1.0      OpenStack-Helm ElasticSearch
local/flannel                            0.1.0      OpenStack-Helm BootStrap Flannel
local/fluent-logging                     0.1.0      OpenStack-Helm Fluentd
local/grafana                            0.1.0      OpenStack-Helm Grafana
stable/acs-engine-autoscaler             2.2.0      Scales worker nodes within agent ools
stable/aerospike                         0.1.7      A Helm chart for Aerospike in Kubernetes
stable/anchore-engine                    0.2.0      Anchore container analysis and policy evaluatio...
stable/apm-server                        0.1.0      The server receives data from the Elastic APM a...
stable/ark                               1.2.0      A Helm chart for ark
stable/artifactory                       7.2.2      Universal Repository Manager supporting all maj...
stable/artifactory-ha                    0.2.2      Universal Repository Manager supporting all maj...
stable/auditbeat                         0.1.0      A lightweight shipper to audit the activities o...
stable/aws-cluster-autoscaler            0.3.3      Scales worker nodes within autoscaling groups.
stable/bitcoind                          0.1.3      Bitcoin is an innovative payment network

Helm 创建chart

使用helm create 方式创建一个chart

举例创建chart:

# helm create nginx   (创建nginx chart)

# tree nginx/         (查看创建nginx chart的目录结构)
nginx/
|-- charts            (该目录默认为空）
|-- Chart.yaml         (定义名称，版本信息）
|-- templates         (k8s中资源模板定义)
|   |-- deployment.yaml
|   |-- _helpers.tpl
|   |-- ingress.yaml
|   |-- NOTES.txt
|   `-- service.yaml
`-- values.yaml        (定义变量信息，各个创建资源变量定义）

创建好的nginx chart默认是一个模板形式，根据需要进行修改。这里我们根据需要进行修改，这里举例修改values.yaml中的service下的type，默认为ClusterIP，创建的chart镜像为nginx，为方便访问，我们将type修改为NodePort

# vim values.yaml

# Default values for nginx.
# This is a YAML-formatted file.
# Declare variables to be passed into your templates.
replicaCount: 1
image:
  repository: nginx
  tag: stable
  pullPolicy: IfNotPresent
service:
  name: nginx
  type: NodePort
  externalPort: 80
  internalPort: 80
ingress:
  enabled: false
  # Used to create an Ingress record.
  hosts:
    - chart-example.local
  annotations:
    # kubernetes.io/ingress.class: nginx
    # kubernetes.io/tls-acme: "true"
  tls:
    # Secrets must be manually created in the namespace.
    # - secretName: chart-example-tls
    #   hosts:
    #     - chart-example.local
resources: {}
  # We usually recommend not to specify default resources and to leave this as a conscious
  # choice for the user. This also increases chances charts run on environments with little
  # resources, such as Minikube. If you do want to specify resources, uncomment the following
  # lines, adjust them as necessary, and remove the curly braces after 'resources:'.
  # limits:
  #  cpu: 100m
  #  memory: 128Mi
  # requests:
  #  cpu: 100m
  #  memory: 128Mi

Helm chart安装

在安装之前可以对创建的chart进行验证，如果语法存在问题，验证不能通过


# helm install --dry-run --debug dir (chart 目录)

举例验证neutron

# helm install --dry-run --debug neutron

在创建chart nginx目录内执行 helm install . 或者使用nginx路径形式安装 helm install root/nginx

# helm install /root/nginx/
NAME:   lolling-molly
LAST DEPLOYED: Fri Aug 10 03:30:54 2018
NAMESPACE: default
STATUS: DEPLOYED

RESOURCES:
==> v1/Service
NAME                 TYPE      CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP  PORT(S)       AGE
lolling-molly-nginx  NodePort  10.99.197.200  <none>       80:30496/TCP  0s

==> v1beta1/Deployment
NAME                 DESIRED  CURRENT  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
lolling-molly-nginx  1        1        1           0          0s

==> v1/Pod(related)
NAME                                  READY  STATUS             RESTARTS  AGE
lolling-molly-nginx-86844cc88c-jv4vr  0/1    ContainerCreating  0         0s


NOTES:
1. Get the application URL by running these commands:
  export NODE_PORT=$(kubectl get --namespace default -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services lolling-molly-nginx)
  export NODE_IP=$(kubectl get nodes --namespace default -o jsonpath="{.items[0].status.addresses[0].address}")
  echo http://$NODE_IP:$NODE_PORT
  • 查看安装结果

# helm list       (使用helm 工具查看）
NAME             REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART          NAMESPACE
lolling-molly    1           Fri Aug 10 03:30:54 2018    DEPLOYED    nginx-0.1.0    default

# kubectl get pods -o wide|grep nginx  (通过kubeclt查看pod安装状态）
lolling-molly-nginx-86844cc88c-jv4vr   1/1       Running   0          5m        10.244.0.44   openstack-helm

# kubectl get svc |grep nginx   (查看svc）
lolling-molly-nginx   NodePort    10.99.197.200   <none>        80:30496/TCP   6
  • 通过kubectl get svc查询到对外访问端口，通过http://物理节点ip:30496(这里是刚刚修改的service type为NodePort实现) 能够访问到nginx默认提供页面

helm 查看安装chart状态


# helm status lolling-molly
LAST DEPLOYED: Fri Aug 10 03:30:54 2018
NAMESPACE: default
STATUS: DEPLOYED

RESOURCES:
==> v1/Pod(related)
NAME                                  READY  STATUS   RESTARTS  AGE
lolling-molly-nginx-86844cc88c-jv4vr  1/1    Running  0         15m

==> v1/Service
NAME                 TYPE      CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP  PORT(S)       AGE
lolling-molly-nginx  NodePort  10.99.197.200  <none>       80:30496/TCP  15m

==> v1beta1/Deployment
NAME                 DESIRED  CURRENT  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
lolling-molly-nginx  1        1        1           1          15m


NOTES:
1. Get the application URL by running these commands:
  export NODE_PORT=$(kubectl get --namespace default -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services lolling-molly-nginx)
  export NODE_IP=$(kubectl get nodes --namespace default -o jsonpath="{.items[0].status.addresses[0].address}")
  echo http://$NODE_IP:$NODE_PORT

通过上面的helm status能够看到chart安装时的资源信息，从上面可以看到，创建了pod，创建了service, 创建了Deployment。chart的状态是DEPLOYED部署阶段

查看chart历史信息

# helm history lolling-molly

REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART          DESCRIPTION
1           Fri Aug 10 03:30:54 2018    DEPLOYED    nginx-0.1.0    Install complete

更新chart

这里举例，通过修改chart版本信息，进行升级更新

手动修改nginx下的Chart.yaml version为0.1.1默认为(0.1.0), 修改完成通过helm upgrade方式来进行升级


# helm list      (升级前）
NAME             REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART          NAMESPACE
lolling-molly    1           Fri Aug 10 03:30:54 2018    DEPLOYED    nginx-0.1.0    default

# helm upgrade lolling-molly nginx     （升级，lolling-molly 为helm list出的name, nginx为chart的目录名称)

# helm list      (升级后,CHART nginx-0.1.0变为了nginx-0.1.1)
NAME             REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART          NAMESPACE
lolling-molly    2           Fri Aug 10 03:53:53 2018    DEPLOYED    nginx-0.1.1    default

helm upgrade会将之前创建的删除，重新创建，helm中会记录chart历史过程

回滚chart

当升级完成chart后，出现问题，可以通过rollback方式回滚。同样当执行helm delete后的chart可以通过rollback方式回滚。注意：已经物理清除的chart不能在恢复（helm delete --purge xxx)

  • 升级回滚举例

# helm history lolling-molly       (查看历史版本）
REVISION    UPDATED                     STATUS        CHART          DESCRIPTION
1           Fri Aug 10 03:30:54 2018    SUPERSEDED    nginx-0.1.0    Install complete
2           Fri Aug 10 03:53:53 2018    DEPLOYED      nginx-0.1.1    Upgrade complete

# helm rollback lolling-molly 1     （版本回滚）
Rollback was a success! Happy Helming!

# helm list                  (这里nginx-0.1.1回退至nginx-0.1.0版本)
NAME             REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART          NAMESPACE
lolling-molly    3           Fri Aug 10 04:02:56 2018    DEPLOYED    nginx-0.1.0    default
  • 删除回滚举例
# helm list           (删除前）
NAME             REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART          NAMESPACE
lolling-molly    3           Fri Aug 10 04:02:56 2018    DEPLOYED    nginx-0.1.0    default

# helm delete lolling-molly    （删除名称为lolling-molly chart)
release "lolling-molly" deleted

# helm list       (列出为空）

# kubectl get pods -o wide |grep nginx  (返回为空）

# helm list --all     (通过--all参数看到，已被删除，状态为DELETED)
NAME             REVISION    UPDATED                     STATUS     CHART          NAMESPACE
lolling-molly    3           Fri Aug 10 04:02:56 2018    DELETED    nginx-0.1.0    defaul

开始回滚

# helm history lolling-molly      (查看历史记录，REVISION可以看到是DELETED chart）
REVISION    UPDATED                     STATUS        CHART          DESCRIPTION
1           Fri Aug 10 03:30:54 2018    SUPERSEDED    nginx-0.1.0    Install complete
2           Fri Aug 10 03:53:53 2018    SUPERSEDED    nginx-0.1.1    Upgrade complete
3           Fri Aug 10 04:02:56 2018    DELETED       nginx-0.1.0    Deletion complete

# helm rollback lolling-molly 2    (这里回滚到REVISON 2为nginx-0.1.1版本)
Rollback was a success! Happy Helming!

验证回滚成功


# helm list
NAME             REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART          NAMESPACE
lolling-molly    4           Fri Aug 10 04:11:12 2018    DEPLOYED    nginx-0.1.1    default

# kubectl get pods -o wide|grep nginx
lolling-molly-nginx-86844cc88c-cccpf   1/1       Running   0          1m        10.244.0.45   openstack-helm

这里可以看到在回滚后，ip地址变化了，由原来的10.244.0.44 变成了10.244.0.45

chart 打包归档


# helm package nginx
Successfully packaged chart and saved it to: /root/helm/nginx-0.1.0.tgz

在/root/helm目录下生成了nginx-0.1.0.tgz的归档

chart 检测

通过helm lint对创建的chart进行验证，chart是否存在问题

# helm lint nginx
==> Linting nginx
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended

1 chart(s) linted, no failures

 

OpenStack中的服务chart包

OpenStack支持通过helm工具来将各个组件部署在K8S环境中，k8s部署需要各个资源定义，在openstack中存在两个项目来完成各个组件资源定义，openstack-helm与openstack-infra项目，项目中定义了各个组件的配置chart包。

举例senlin

# tree senlin

senlin
|-- charts
|   `-- helm-toolkit-0.1.0.tgz
|-- Chart.yaml
|-- requirements.lock
|-- requirements.yaml
|-- templates
|   |-- bin
|   |   |-- _bootstrap.sh.tpl
|   |   |-- _db-sync.sh.tpl
|   |   |-- _senlin-api.sh.tpl
|   |   |-- _senlin-engine-cleaner.sh.tpl
|   |   |-- _senlin-engine.sh.tpl
|   |   `-- _senlin-test.sh.tpl
|   |-- configmap-bin.yaml
|   |-- configmap-etc.yaml
|   |-- cron-job-engine-cleaner.yaml
|   |-- deployment-api.yaml
|   |-- deployment-engine.yaml
|   |-- ingress-api.yaml
|   |-- job-bootstrap.yaml
|   |-- job-db-drop.yaml
|   |-- job-db-init.yaml
|   |-- job-db-sync.yaml
|   |-- job-image-repo-sync.yaml
|   |-- job-ks-endpoints.yaml
|   |-- job-ks-service.yaml
|   |-- job-ks-user.yaml
|   |-- job-rabbit-init.yaml
|   |-- pdb-api.yaml
|   |-- pod-test.yaml
|   |-- secret-db.yaml
|   |-- secret-keystone.yaml
|   |-- secret-rabbitmq.yaml
|   |-- service-api.yaml
|   `-- service-ingress-api.yaml
`-- values.yaml

通过文件目录结构，可以看到与上面使用helm create创建的chart包一样，包含相同的层级目录，只是在senlin中定义了更多的资源。研究k8s部署openstack的可以对每个文件打开查看，与helm create创建不同的是，在templates/bin 中多了服务命令执行的sh模板。其它都是k8s中资源定义模板，资源相对多，复杂一些，其它都是一样。

Helm 软件升级

      helm 软件升级包含helm 的tiller升级与helm 客户端升级，这里举例将helm升级为2.10.0版本。

升级前helm的软件版本：

# helm version
Client: &version.Version{SemVer:"v2.9.1", GitCommit:"20adb27c7c5868466912eebdf6664e7390ebe710", GitTreeState:"clean"}
Server: &version.Version{SemVer:"v2.9.1", GitCommit:"20adb27c7c5868466912eebdf6664e7390ebe710", GitTreeState:"clean"}

> Helm 客户端升级

  helm 客户端升级方式很简单，到http://192.168.8.167/deploy-package/helm/helm-client/2.10.0/   下载helm后，拷贝到/usr/local/bin/  目录下即可

> Helm tiller升级

kubectl set image deployment/tiller-deploy tiller=kubernetes-helm.tiller:v2.10.0 -n kube-system

升级后helm的软件版本：

# helm version
Client: &version.Version{SemVer:"v2.10.0", GitCommit:"9ad53aac42165a5fadc6c87be0dea6b115f93090", GitTreeState:"clean"}
Server: &version.Version{SemVer:"v2.10.0", GitCommit:"9ad53aac42165a5fadc6c87be0dea6b115f93090", GitTreeState:"clean"}

升级通过helm已安装的chart信息不会丢失。

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