【云原生|K8s系列特别篇】:一文速通实战Helm管理工具

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 本期文章是K8s特别篇,主要是速通学习Helm之简介、仓库、实践应用等。通过本期文章:我们将学习Helm的基础知识、简介、仓库、实践应用等

本期文章是K8s特别篇,主要是速通学习Helm之简介、仓库、实践应用等。通过本期文章:我们将学习Helm的基础知识、简介、仓库、实践应用等

在前期的文章中,已经介绍了一些云原生入门的知识及简单实战,感兴趣的同学可以去我的云原生专栏中学习,任意门:云原生学习专栏

开山之词:Helm是什么?


用过Ubuntu和CentOS的同学都不陌生,Ubuntu下的ap-get或者CentOS下的yum,都是Linux系统下的包管理工具。采用这两个管理工具,开发者可以管理应用包之间的依赖关系,发布应用,同时用户可以以简单的方式查找、安装、升级、卸载应用程序。


那么通过类比,Helm就是Kubernetes的apt-get/yum。Helm是Deis开发的一个用于kubernetes的包管理器。每个包都称为一个Chart,一个Chart是一个目录。


应用发布者可以通过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。


使用者可以使用Helm但是并不需要了解K8s的Yaml语法并编写应用部署文件,可以通过Helm下载并在kubernetes上安装需要的应用。也就是通过Helm可以使用一条命令就能够将其部署安装在自己的Kubernetes集群中。Helm还可以提供软件部署、删除、升级、回滚应用等功能。

中流砥柱:为什么需要Helm?


先来看看直接应用Kubernetes部署云服务可能会遇到的困难?


Kubernetes使用yaml文件来描述和管理服务中各个组件的配置和部署需求,每个组件对应一个yaml文件。云服务通常都是由多个组件构成的,如何配置和处理好这些组件即多个yaml文件之间的关联关系,成为了Kubernetes应用的必须面对的。


当云服务升级只涉及其中一个或某几个模块时,升级模块的新yaml文件和已有yaml文件之间的关联关系会变得更加复杂,增加了使用Kubernetes来配置和管理升级的难度。


另外,Kubernetes把组件的配置信息也直接记录到yaml文件当中。从描述组件的角度来讲,这种方式确实比较清晰。但是,当云服务的部署面对多个环境,如不同的开发、测试、产品环境(当前比较常见的应用场景),要如何处理这些环境配置之间的差别呢?为每个环境都开发和维护一套不同的yaml文件?这显然增加了许多工作量。


并且,Kubernetes的yaml文件本身是没有版本的概念的。当某次部署失败,需要回滚到上一个稳定版本,该选择哪一套yaml文件来处理也成了需要解决的额外问题。


所以,Helm可以很好的解决这些问题。Helm是通过被称作Helm Chart的包来描述和管理云服务的。

以一敌百:深入了解Helm架构


Helm的架构由Helm客户端、Tiller服务器端和Chart仓库所组成;Tiller部署在Kubernetes中,Helm客户端从Chart仓库中获取Chart安装包,并将其安装部署到Kubernetes集群中。

1、Helm客户端

Helm客户端:这是一个供终端用户使用的命令行工具,客户端负责如下的工作:


本地chart开发、管理仓库

与Tiller服务器交互,如:发送需要被安装的charts、请求关于发布版本的信息、请求更新或者卸载已安装的发布版本

Helm客户端是使用Go语言编写的,它通过gRPC协议与Tiller服务器交互。

2、Tiller服务器

Tiller服务部署在Kubernetes集群中,Helm客户端通过与Tiller服务器进行交互,并最终与Kubernetes API服务器进行交互。 Tiller服务器负责如下的工作:


监听来自于Helm客户端的请求

组合chart和配置来构建一个发布

在Kubernetes中安装,并跟踪后续的发布

通过与Kubernetes交互,更新或者chart

Tiller服务器也是使用Go语言编写的,它使用Kubernetes客户端类库与Kubernetes进行通讯。

3、chart

先简单创建个chart:

helm create myapp
//chart的目录结构
# tree myapp/
    myapp/
    ├── charts
    ├── Chart.yaml
    ├── templates
    │   ├── deployment.yaml
    │   ├── _helpers.tpl
    │   ├── ingress.yaml
    │   ├── NOTES.txt
    │   ├── serviceaccount.yaml
    │   ├── service.yaml
    │   └── tests
    │       └── test-connection.yaml
    └── values.yaml


Chart.yaml 用于描述这个 Chart的相关信息,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。

NOTES.txt 用于介绍 Chart 部署后的一些信息,例如:如何使用这个 Chart、列出

核心概念:Helm的三大法宝


在上面的功能中,有三个重要概念要理解:


chart:创建Kubernetes应用实例的信息集合,helm package,包含一个k8s app应用运行起来的所有要素,比如service, deployment, configmap, serviceaccount, rbac等,这些都是以template文件的形式存在,再结合values文件,最终渲染出能够被k8s执行的yaml文件;

repository:是charts的集合,方便进行分享和分发。

release:release是helm chart在kubernetes的一个运行实例,可以用不同的release name多次安装同一个chart,比如:当集群中需要多个redis实例,可以使用不同的配置文件安装redis chart。

那么,helm的运行流程如下:


首先,从chart仓库中获取chart,然后开发者配置自己的values文件,根据自己的运行环境对values进行修改,然后默认values文件和使用者values文件会进行一个merge,形成最终的values文件;使用最终的values文件,渲染chart的template,形成可以被kubernetes执行的yaml,最后调用kube apply提交yaml到kubernetes。


在上述的过程中,使用者只需要理解一点点配置的知识就可以完成操作,没有那么困难了。这也正是helm的核心设计理念。



如日中天:实战Helm Demo


1、安装helm

curl https://baltocdn.com/helm/signing.asc | sudo apt-key add – 
sudo apt-get install apt-transport-https --yes 
echo "deb https://baltocdn.com/helm/stable/debian/ all main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/helm-stable-debian.list 
sudo apt-get update 
sudo apt-get install helm=3.4.2-1


2、添加仓库,找到redis chart

添加仓库:helm repo add stable https://charts.helm.sh/stable
查看已经添加的仓库:helm repo list
搜索仓库有哪些chart:helm search repo stable
更新仓库列表到本地:helm repo update
搜索redis:helm search repo redis
查看redis chart详情:helm show chart stable/redis
查看redis values(values:相当于chart的配置文件):helm show values stable/redis



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