在Kubernetes中部署应用程序，需要创建Pod、Deployment和Service等资源，并且创建的步骤也是比较繁琐的。当遇到复杂系统时，Kubernetes的应用部署和管理就变得相当的复杂。好在可以使用Helm来管理Kubernetes，它可以很大程度上简化Kubernetes应用的部署和管理。视频讲解如下：

一、什么是Helm？

Helm通过打包的方式动态创建Kubernetes应用的配置信息，然后生成应用程序的YAML清单文件，并最终由kubectl进行调用完成应用的部署。因此从使用方式上看，Helm类似于Linux YUM的包管理。下面展示了Helm的体系架构。

从Helm 3开始，Helm将所有的配置信息存储在Kubernetes集群的配置中。Helm中有三个非常重要的概念，它们分别是：Chart、Repository和Release。

Chart：应用程序信息的集合，包括了应用程序中对Kubernetes资源的定义和依赖关系的说明等。
Repository：存放Chart的仓库。
Release：Chart的运行的实例，代表一个正在运行的应用。当Chart在Kubernetes集群中部署成功后，就会生成一个Release。

二、部署Helm

在GitHub上提供了Helm多种操作系统的二进制版本，下面的步骤将在master节点上安装和部署Helm。这里使用的是helm-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz。

（1）解压Helm安装包，并将helm的可执行命令复制到目录”/usr/bin/“目录下。

tar -zxvf helm-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz
cd linux-amd64/
mv helm /usr/bin/

（2）添加Helm的Repository仓库。

#添加Helm官方的Repository仓库
helm repo add stable https://charts.helm.sh/stable
# 提示：这里可以添加多个Repository仓库地址，例如：
helm repo add azure http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/
helm repo add aliyun https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts

（3）查看Repository仓库信息。

helm repo list
# 输出的信息如下：
NAME    URL                                                   
stable  https://charts.helm.sh/stable                         
azure   http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/             
aliyun  https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts

（4）Helm仓库的其他操作。

#更新仓库
helm repo update
#删除仓库
helm repo remove aliyun

（5）查看Helm的配置信息。

helm env
# 输出的信息如下：
HELM_BIN="helm"
HELM_CACHE_HOME="/root/.cache/helm"
HELM_CONFIG_HOME="/root/.config/helm"
HELM_DATA_HOME="/root/.local/share/helm"
HELM_DEBUG="false"
HELM_KUBEAPISERVER=""
HELM_KUBEASGROUPS=""
HELM_KUBEASUSER=""
HELM_KUBECAFILE=""
HELM_KUBECONTEXT=""
HELM_KUBETOKEN=""
HELM_MAX_HISTORY="10"
HELM_NAMESPACE="kubernetes-plugin"
HELM_PLUGINS="/root/.local/share/helm/plugins"
HELM_REGISTRY_CONFIG="/root/.config/helm/registry.json"
HELM_REPOSITORY_CACHE="/root/.cache/helm/repository"
HELM_REPOSITORY_CONFIG="/root/.config/helm/repositories.yaml"

（6）在Repository仓库中搜索可用的Charts，搜索的结果如下图所示。

helm search repo
# 提示：默认情况下会搜索所有添加的Helm Repository仓库，也可以指定搜索某一个Repository仓库。
# 例如：下面的搜索命令只会搜索aliyun的Repository仓库。
helm search repo aliyun

三、使用Helm管理Kubernetes

要通过使用Helm管理Kubernetes，很重要的一步就是就是设置Helm管理的Kubernetes的环境变量。执行下面的命令：

export KUBECONFIG=/root/.kube/config 
# 提示：这一步非常重要，在文件“/root/.kube/config”文件中保存了Kubernetes集群的信息，该信息可以保证Helm与Kubernetes进行通信。为了方便可以将这一步写到"/etc/profile”里。

3.1 【实战】使用Helm部署应用

这里将使用Helm在Kubernetes中部署一个MySQL数据库的服务。下面是具体的演示步骤。

（1）在Repository仓库中搜索可用的MySQL Charts，搜索的结果如下图所示。

helm search repo mysql

（2）部署一个MySQL数据库的应用，执行命令：

helm install mysql-demo stable/mysql
# 输出的信息如下：
NAME: mysql-demo
LAST DEPLOYED: Thu Feb 10 06:33:49 2022
NAMESPACE: kubernetes-plugin
STATUS: deployed
REVISION: 1
NOTES:
MySQL can be accessed via port 3306 on the following DNS name from within your cluster:
mysql-demo.kubernetes-plugin.svc.cluster.local
... ...
... ...
# 提示：使用helm install命令至少需要两个参数：Release的名称和Charts名称。
# 以这里的命令为例：“mysql-demo”是Release的名称，而“stable/mysql”是Charts的名称。
# 另外可以使用“helm list”和“helm status mysql-demo”命令查询Release的状态信息。

（3）查看部署的Pod、Deployment和Service信息，如下图所示。

kubectl get all
# 提示：这时候会发现Pod的状态一直是“Pending”的状态。

（4）查看Pod的详细信息。

kubectl describe pod/mysql-demo-5d85fc7bd7-cwpk4
# 输出的信息如下：
Events:
 ... ...  Message
 ... ...  -------
 ... ...  pod has unbound immediate PersistentVolumeClaims
# 提示：从Message信息中可以看到Pod缺少PVC资源。

（5）查看PVC的资源。

kubectl get pvc
# 输出的信息如下：
NAME         STATUS    VOLUME   CAPACITY
mysql-demo   Pending

（6）查看Charts的详细信息。

helm show all stable/mysql
# 通过查看输出的信息，可以确定这里需要一个8G的PV资源。
... ...
## Persist data to a persistent volume
persistence:
  enabled: true
  ## database data Persistent Volume Storage Class
  ## If defined, storageClassName: <storageClass>
  ## If set to "-", storageClassName: "", which disables dynamic provisioning
  ## If undefined (the default) or set to null, no storageClassName spec is 
  ##   set, choosing the default provisioner.  (gp2 on AWS, standard on
  ##   GKE, AWS & OpenStack)
  ##
  # storageClass: "-"
  accessMode: ReadWriteOnce
  size: 8Gi
  annotations: {}
... ...

（7）创建MySQL的数据存储目录。

mkdir -p /mnt/mysql/data

（8）创建文件“mysql-pv-volume.yaml”并输入下面的内容：

kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
  name: pv-volume-mysql
namespace: kubernetes-plugin
  labels:
    type: local
spec:
  capacity:
    storage: 8Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: "/mnt/mysql/data"

（9）创建PV资源。

kubectl apply -f mysql-pv-volume.yaml

（10）查看PV和PVC的资源。

kubectl get pv,pvc
# 输出的信息如下：
NAME                CAPACITY  ACCESS MODES  
persistentvolume/pv-volume-mysql  8Gi     RWO           
                              
NAME                STATUS    VOLUME          
persistentvolumeclaim/mysql-demo  Bound   pv-volume-mysql 
# 提示：这时候PVC已经与PV成功绑定。

（11）再次查看部署的Pod、Deployment和Service信息，如下图所示。

kubectl get all

（12）卸载部署的MySQL应用。

helm uninstall mysql-demo

3.2 【实战】使用Helm创建自己的Charts

用户可以使用Helm提供的Charts模板创建自己应用程序的Charts。这里将使用Helm创建一个自己的Nginx Charts，并部署到Kubernetes集群中。下面是具体的步骤：

（1）生成Nginx Charts的模板。

helm create my-nginx

（2）查看生成的Charts模板。

tree my-nginx/
# 输出的信息如下：
my-nginx/                    Charts包目录的名称 
├── charts                   依赖的子包目录，里面可以包含多个依赖的chart包
├── Chart.yaml               Charts的描述信息，如：Charts的名称、版本信息等。
├── templates                Kubernetes应用程序的配置模版目录
│   ├── deployment.yaml      Deployment的部署描述文件
│   ├── _helpers.tpl         公有库定义文件
│   ├── hpa.yaml
│   ├── ingress.yaml         Ingress的部署描述文件
│   ├── NOTES.txt
│   ├── serviceaccount.yaml  ServiceAccount的部署描述文件
│   ├── service.yaml         Service的部署描述文件
│   └── tests
│       └── test-connection.yaml
└── values.yaml
# 提示：用户可以基于这里生成的模板编辑其中的YAML文件完成相应配置即可，重点是编辑Deployment、Service和Ingress的描述文件。

（3）下面是一个最简单的Charts模板，这里只保留的必要的文件。

my-nginx/
├── Chart.yaml
├── templates
│   ├── deployment.yaml
│   └── service.yaml
└── values.yaml

（3）编辑文件“values.yaml”，输入下面的内容：

deployname: my-nginx
replicaCount: 2
image:
  repository: nginx
  pullPolicy: IfNotPresent
# 提示：这里定义了Deployment的名称，副本数以及镜像的相关信息。

（4）编辑文件“deployment.yaml”，输入下面的内容：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ .Values.deployname }}
  labels:
    app: my-nginx
spec:
  replicas: {{ .Values.replicaCount }}
  selector:
    matchLabels:
      app: my-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: {{ .Values.images.repository }}
        imagePullPolicy: {{ .Values.images.pullPolicy }}
        ports:
          - containerPort: 80
# 提示：在文件“deployment.yaml”中引用了文件“values.yaml”中定义的变量值。

（5）编辑文件“service.yaml”，输入下面的内容：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  type: NodePort 
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:     
    app: my-nginx
# 提示：文件“service.yaml”也可以使用文件“values.yaml”中定义的变量值。

（6）验证Charts中的各个文件格式是否正确，执行命令：

helm lint my-nginx/
# 输出的信息如下：
==> Linting my-nginx/
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended
1 chart(s) linted, 0 chart(s) failed

（7）打包应用程序。

helm package my-nginx/
# 输出的信息如下：
Successfully packaged chart and saved it to: /root/my-nginx-0.1.0.tgz

（8）试运行应用程序。

helm install --dry-run my-nginx my-nginx-0.1.0.tgz
# 输出的信息如下：
NAME: my-nginx
LAST DEPLOYED: Thu Feb 10 08:10:16 2022
NAMESPACE: kubernetes-plugin
STATUS: pending-install
REVISION: 1
TEST SUITE: None
HOOKS:
MANIFEST:
---
# Source: my-nginx/templates/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  type: NodePort 
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:     
    app: my-nginx
---
# Source: my-nginx/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    app: my-nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: my-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
          - containerPort: 80

（9）在Kubernetes集群中部署应用程序。

helm install my-nginx my-nginx-0.1.0.tgz

（10）查看创建的资源信息，如下图所示。

kubectl get all

【赵渝强老师】使用Helm简化Kubernetes（K8s）应用的部署和管理

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