layout: post title: "Helm介绍" subtitle: "强大的Kubernetes包管理工具" description: "Helm是Kubernetes生态系统中的一个软件包管理工具。本文将介绍为何要使用Helm进行Kubernetes软件包管理，澄清Helm中使用到的相关概念，并通过一个具体的示例学习如何使用Helm打包，分发，安装，升级及回退Kubernetes应用。" excerpt: "Helm是Kubernetes生态系统中的一个软件包管理工具。本文将介绍为何要使用Helm进行Kubernetes软件包管理，澄清Helm中使用到的相关概念，并通过一个具体的示例学习如何使用Helm打包，分发，安装，升级及回退Kubernetes应用。" date: 2018-04-16 15:00:00 author: "赵化冰" image: "/img/2018-04-16-using-helm-to-deploy-to-kubernetes/buffalo.jpg" published: true tags:
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Helm是Kubernetes生态系统中的一个软件包管理工具。本文将介绍为何要使用Helm进行Kubernetes软件包管理，澄清Helm中使用到的相关概念，并通过一个具体的示例学习如何使用Helm打包，分发，安装，升级及回退Kubernetes应用。
让我们首先来看看Kubernetes，kubernetes提供了基于容器的应用集群管理，为容器化应用提供了部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能。
kubernetes的核心设计理念是: 用户定义应用程序的规格，而kubernetes则负责按照定义的规则部署并运行应用程序，如果应用系统出现问题导致偏离了定义的规格，kubernetes负责对其进行自动修正。例如应用规格要求部署两个实例，其中一个实例异常终止了，kubernetes会检查到并重新启动一个新的实例。
用户通过使用kubernetes API对象来描述应用程序规格，包括Pod，Service，Volume，Namespace，ReplicaSet，Deployment，Job等等。一般这些对象需要写入一系列的yaml文件中，然后通过kubernetes命令行工具kubectl进行部署。
以下面的wordpress应用程序为例，涉及到多个kubernetes API对象，这些kubernetes API对象分散在多个yaml文件中。
图1： Wordpress应用程序中涉及到的kubernetes API对象
可以看到，在进行kubernetes软件部署时，我们面临下述问题：
Helm的引入很好地解决上面这些问题。
很多人都使用过Ubuntu下的ap-get或者CentOS下的yum, 这两者都是Linux系统下的包管理工具。采用apt-get/yum,应用开发者可以管理应用包之间的依赖关系，发布应用；用户则可以以简单的方式查找、安装、升级、卸载应用程序。
我们可以将Helm看作Kubernetes下的apt-get/yum。Helm是Deis (https://deis.com/) 开发的一个用于kubernetes的包管理器。
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后不用需要了解Kubernetes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。
除此以外，Helm还提供了kubernetes上的软件部署，删除，升级，回滚应用的强大功能。
开始接触Helm时遇到的一个常见问题就是Helm中的一些概念和术语非常让人迷惑，我开始学习Helm就遇到这个问题。
因此我们先了解一下Helm的这些相关概念和术语。
需要特别注意的是， Helm中提到的Release和我们通常概念中的版本有所不同，这里的Release可以理解为Helm使用Chart包部署的一个应用实例。 其实Helm中的Release叫做Deployment更合适。估计因为Deployment这个概念已经被Kubernetes使用了，因此Helm才采用了Release这个术语。
下面这张图描述了Helm的几个关键组件Helm（客户端），Tiller（服务器），Repository（Chart软件仓库），Chart（软件包）之前的关系。
图2： Helm软件架构
下面我们通过一个完整的示例来介绍Helm的相关概念，并学习如何使用Helm打包，分发，安装，升级及回退kubernetes应用。
可以参考Helm的帮助文档https://docs.helm.sh/using_helm/#installing-helm 安装Helm
采用二进制的方式安装Helm
然后使用下面的命令安装服务器端组件Tiller
Helm init
让我们在实践中来了解Helm。这里将使用一个Go测试小程序，让我们先为这个小程序创建一个Helm chart。
git clone https://github.com/zhaohuabing/testapi.git;
cd testapi
首先创建一个chart的骨架
helm create testapi-chart
该命令创建一个testapi-chart目录，该目录结构如下所示，我们主要关注目录中的这三个文件即可: Chart.yaml，values.yaml 和 NOTES.txt。
testapi-chart
├── charts
├── Chart.yaml
├── templates
│ ├── deployment.yaml
│ ├── _helpers.tpl
│ ├── NOTES.txt
│ └── service.yaml
└── values.yaml
打开Chart.yaml, 填写你部署的应用的详细信息，以testapi为例：
apiVersion: v1
description: A simple api for testing and debugging
name: testapi-chart
version: 0.0.1
然后打开并根据需要编辑values.yaml。下面是testapi应用的values.yaml文件内容。
replicaCount: 2
image:
repository: daemonza/testapi
tag: latest
pullPolicy: IfNotPresent
service:
name: testapi
type: ClusterIP
externalPort: 80
internalPort: 80
resources:
limits:
cpu: 100m
memory: 128Mi
requests:
cpu: 100m
memory: 128Mi
在 testapi_chart 目录下运行下面命令以对chart进行校验。
helm lint
==> Linting .
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended
1 chart(s) linted, no failures
如果文件格式错误，可以根据提示进行修改；如果一切正常，可以使用下面的命令对chart进行打包：
helm package testapi-chart --debug
这里添加了 --debug 参数来查看打包的输出，输出应该类似于：
Saved /Users/daemonza/testapi/testapi-chart/testapi-chart-0.0.1.tgz to current directory
Saved /Users/daemonza/testapi/testapi-chart/testapi-chart-0.0.1.tgz to /Users/daemonza/.helm/repository/local
chart被打包为一个压缩包testapi-chart-0.0.1.tgz，该压缩包被放到了当前目录下，并同时被保存到了helm的本地缺省仓库目录中。
虽然我们已经打包了chart并发布到了helm的本地目录中，但通过Helm search命令查找，并不能找不到刚才生成的chart包。
helm search testapi
No results found
这是因为repository目录中的chart还没有被Helm管理。我们可以在本地启动一个Repository Server，并将其加入到Helm repo列表中。
通过helm repo list命令可以看到目前helm中只配置了一个名为stable的repo，该repo指向了google的一个服务器。
helm repo list
NAME URL
stable https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com
使用helm serve命令启动一个repo server，该server缺省使用'$HELM_HOME/repository/local'目录作为chart存储，并在8879端口上提供服务。
helm serve&
Now serving you on 127.0.0.1:8879
启动本地repo server后，将其加入helm的repo列表。
helm repo add local http://127.0.0.1:8879
"local" has been added to your repositories
现在再查找testapi chart包，就可以找到了。
helm search testapi
NAME CHART VERSION APP VERSION DESCRIPTION
local/testapi-chart 0.0.1 A Helm chart for Kubernetes
chart被发布到仓储后，可以通过Helm instal命令部署chart，部署时指定chart名及Release（部署的实例）名：
helm install local/testapi-chart --name testapi
该命令的输出应类似:
NAME: testapi
LAST DEPLOYED: Mon Apr 16 10:21:44 2018
NAMESPACE: default
STATUS: DEPLOYED
RESOURCES:
==> v1/Service
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
testapi-testapi-chart ClusterIP 10.43.121.84 <none> 80/TCP 0s
==> v1beta1/Deployment
NAME DESIRED CURRENT UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
testapi-testapi-chart 1 1 1 0 0s
==> v1/Pod(related)
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
testapi-testapi-chart-9897d9f8c-nn6wd 0/1 Pending 0 0s
NOTES:
1. Get the application URL by running these commands:
export POD_NAME=$(kubectl get pods --namespace default -l "app=testapi-testapi-chart" -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}")
echo "Visit http://127.0.0.1:8080 to use your application"
kubectl port-forward $POD_NAME 8080:80
使用下面的命令列出所有已部署的Release以及其对应的Chart。
helm ls
该命令的输出应类似:
NAME REVISION UPDATED STATUS CHART NAMESPACE
testapi 1 Mon Apr 16 10:21:44 2018 DEPLOYED testapi-chart-0.0.1 default
可以看到在输出中有一个Revision（更改历史）字段，该字段用于表示某一Release被更新的次数，可以用该特性对已部署的Release进行回滚。
修改Chart.yaml，将版本号从0.0.1 修改为 1.0.0, 然后使用Helm package命令打包并发布到本地仓库。
查看本地库中的Chart信息，可以看到在本地仓库中testapi-chart有两个版本
helm search testapi -l
NAME CHART VERSION APP VERSION DESCRIPTION
local/testapi-chart 0.0.1 A Helm chart for Kubernetes
local/testapi-chart 1.0.0 A Helm chart for Kubernetes
现在用helm upgrade将已部署的testapi升级到新版本。可以通过参数指定需要升级的版本号，如果没有指定版本号，则缺省使用最新版本。
helm upgrade testapi local/testapi-chart
已部署的testapi release被升级到1.0.0版本
helm list
NAME REVISION UPDATED STATUS CHART NAMESPACE
testapi 2 Mon Apr 16 10:43:10 2018 DEPLOYED testapi-chart-1.0.0 default
可以通过Helm history查看一个Release的多次更改。
helm history testapi
REVISION UPDATED STATUS CHART DESCRIPTION
1 Mon Apr 16 10:21:44 2018 SUPERSEDED testapi-chart-0.0.1 Install complete
2 Mon Apr 16 10:43:10 2018 DEPLOYED testapi-chart-1.0.0 Upgrade complete
如果更新后的程序由于某些原因运行有问题，我们则需要回退到旧版本的应用，可以采用下面的命令进行回退。其中的参数1是前面Helm history中查看到的Release的更改历史。
helm rollback testapi 1
使用Helm list命令查看，部署的testapi的版本已经回退到0.0.1
helm list
NAME REVISION UPDATED STATUS CHART NAMESPACE
testapi 3 Mon Apr 16 10:48:20 2018 DEPLOYED testapi-chart-0.0.1 default
Helm作为kubernetes应用的包管理以及部署工具，提供了应用打包，发布，版本管理以及部署，升级，回退等功能。Helm以Chart软件包的形式简化Kubernetes的应用管理，提高了对用户的友好性。
昨天在Docker.io技术微信群里面进行了Helm的分享，下面是分享过程中得到的一些有意思的反馈，进一步启发了我自己的一些思考。
Q: Helm结合CD有什么好的建议吗？<BR> A: 采用Helm可以把零散的Kubernetes应用配置文件作为一个chart管理，chart源码可以和源代码一起放到git库中管理。Helm还简了在CI/CD pipeline的软件部署流程。通过把chart参数化，可以在测试环境和生产环境可以采用不同的chart参数配置。
下图是采用了Helm的一个CI/CD流程
Q: 感谢分享，请问下多环境(test,staging，production)的业务配置如何管理呢？通过heml打包configmap吗，比如配置文件更新，也要重新打chats包吗？谢谢，这块我比较乱<BR> A：Chart是支持参数替换的，可以把业务配置相关的参数设置为模板变量。使用Helm install Chart的时候可以指定一个参数值文件，这样就可以把业务参数从Chart中剥离了。例子： helm install --values=myvals.yaml wordpress
Q: helm能解决服务依赖吗？<BR> A：可以的，在chart可以通过requirements.yaml声明对其他chart的依赖关系。如下面声明表明chart依赖apache和mysql这两个第三方chart。
dependencies:
- name: apache
version: 1.2.3
repository: http://example.com/charts
- name: mysql
version: 3.2.1
repository: http://another.example.com/charts
Q: chart的reversion 可以自定义吗？比如跟git的tag<BR> A: 这位朋友应该是把chart的version和Release的reversion搞混了，呵呵。 Chart是没有reversion的，Chart部署的一个实例（Release）才有Reversion，Reversion是Release被更新后自动生成的。
Q: 没有看到helm指向k8s的配置，怎么确认在哪个K8s集群运行的？<BR> A: 使用和kubectl相同的配置，在 ~/.kube/config 中。
Q: 这个简单例子并没有看出 Helm 相比 kubectl 有哪些优势，可以简要说一下吗？<BR> A： Helm将kubernetes应用作为一个软件包整体管理，例如一个应用可能有前端服务器，后端服务器，数据库，这样会涉及多个Kubernetes 部署配置文件，Helm就整体管理了。另外Helm还提供了软件包版本，一键安装，升级，回退。Kubectl和Helm就好比你手工下载安装一个应用 和 使用apt-get 安装一个应用的区别。
Q: 如何在helm install 时指定命名空间？<BR> A: helm install local/testapi-chart --name testapi --namespace mynamespace