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cplinux98

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DevOps CloudNative

Kubeadm管理k8s集群系列10-helm使用介绍

cplinux98
cplinux98
2022-09-06 / 0 评论 / 0 点赞 / 721 阅读 / 3,145 字 / 正在检测是否收录...

00：文章简介

kubernetes中的helm使用介绍。

本文涉及软件版本：

  • helm
    • v3.8.1
  • kubernetes
    • v1.23.4
  • harbor
    • v2.3.2-6b6c21da
  • nexus
    • 3.37.3-02
  • os
    • Ubuntu 20.04 LTS

01：helm介绍

官方网站：https://helm.sh/

官方文档：https://helm.sh/zh/docs

helm的功能：

  • 和yum、apt的工作方式类似，负责给k8s安装软件
  • 它的仓库里定义了安装部署软件的资源清单文件，叫做Chart
  • helm可以对应用程序进行升级和回滚

对于k8s平台中部署应用来说，主要需要一下内容：

  • image
    • container镜像
  • 资源定义文件
    • Deployment、Service、hpa等
  • 专用文件
    • 配置文件、证书等

1.1：Helm组成

  • Chart
    • 一个helm程序包，只包含了运行k8s应用程序的资源定义模板文件和专用文件
  • Repository
    • Charts仓库，https/http服务器
  • Release
    • 对Chart中的模板属性，通过Config赋值后，生成特定的Chart
    • 特定的Chart，部署于目标集群上的一个实例

1.2：v2版本-程序架构

  • helm
    • 客户端
    • 运行于k8s集群之外
    • 管理本地的Chart仓库，管理Chart
    • 与Tiller服务器交互，发送Chart，实现安装、查询、卸载等操作
  • Tiller
    • 服务端
    • 运行于k8s集群内部
    • 监听来自Helm client的请求，
      • 通过chart及其配置进行构建发布，
      • 安装chart到k8s集群，并跟踪随后的发布
      • 通过k8s交互升级或卸载chart

image-20220330155659163

v2流程解析

  1. 部署一个稳定运行的k8s集群，能在管理k8s的主机上部署helm
  2. 用户在客户端主机上，定制各种Chart资源和config资源，上传到专用的仓库(本地或远程)
  3. helm客户端向Tiller发出部署请求，如果本地有Chart用本地的，否则从仓库获取
  4. Tiller与k8s集群的api-server发送请求
  5. api-server通过集群内部机制部署应用，需要依赖镜像的时候，从专门的镜像仓库服务中获取
  6. 基于helm部署好的应用实例，在k8s集群中，我们称之为release（发布版本）

1.3：v3版本-程序架构

在v2版本中，需要在客户端上部署tiller来维护release相关的信息，有点太重量级了，所以在v3版本中，剔除了专门的tiller，而是像calico一样借助api-server将数据存储到etcd中。

image-20220330160446547

1.4：helm与kustomize

  • helm
    • 定位：k8s的包管理工具
    • 通过将应用抽象成Chart来管理，专注于应用的操作、复杂性管理
  • kustomize
    • 定位：k8s原生配置管理
    • 关注于k8s api对象的管理

1.5：helm与operator

  • helm
    • 仅仅是部署
  • operator
    • 部署是功能之一
    • 核心功能是确保应用程序符合k8s的api资源管理规范的基础上，通过代码级别的控制，确保应用能够按照用户所定义的期望状态进行执行

02：部署helm v3

下载和解压

cd /usr/local
wget https://get.helm.sh/helm-v3.8.1-linux-amd64.tar.gz
tar -xf helm-v3.8.1-linux-amd64.tar.gz 
mv linux-amd64 helm-v3.8.1
ln -s helm-v3.8.1 helm
cd helm
rm -f LICENSE README.md

配置环境变量

/etc/profile.d/helm.sh

#!/bin/bash
# set helm env
export PATH=$PATH:/usr/local/helm/

chmod +x /etc/profile.d/helm.sh
source /etc/profile.d/helm.sh

测试

helm -h
helm version

03：仓库管理

仓库可以按照自己的网络环境来选择，推荐使用国内可以访问的 az-stable bitnami prometheus-community的源。

3.1：添加仓库源

# 官方源
helm repo add stable https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com
helm repo add incubator https://kubernetes-incubator.storage.googleapis.com

# 国内可以访问的源
helm repo add az-stable http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts

3.2：查看仓库

root@master01:~# helm repo list
NAME            URL                                      
az-stable       http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/
bitnami         https://charts.bitnami.com/bitnami

3.3：更新仓库属性信息

helm repo update

3.4：搜索Chart

有两种搜索方式

  • hub
    • 在官方的Artifact或自己私有的hub中搜索
  • repo
    • 自己添加的源
root@master01:~# helm search --help
Available Commands:
  hub         search for charts in the Artifact Hub or your own hub instance
  repo        search repositories for a keyword in charts

从自定义仓库中搜索redis

helm search repo redis

image-20220330203837538

3.5：查看chart的所有信息

可以查看到关于该chart的所有信息

helm show all bitnami/redis

3.6：查看chart的其他信息

  all         show all information of the chart
  chart       show the chart's definition
  crds        show the chart's CRDs
  readme      show the chart's README
  values      show the chart's values

3.7：获取chart文件

helm pull bitnami/redis
# redis-16.7.0.tgz

04：应用管理

chart的安装方式主要分为2种

  • 本地chart
    • 指定本地chart目录： helm install /path/to/chart_dir
    • 指定本地chart压缩包：helm install chart_name.tgz
  • 仓库中的chart
    • 默认远程仓库：helm install repo/chart_name
    • 指定仓库：helm install web_address:port/url/to/chart_name.tgz
    • 远程仓库本质上是将打包后的chart作为静态文件托管到了web服务器上

4.1：安装应用

helm install release_name repo_name/chart_name
# 可以使用--set 来设置模板中的变量，与value中设置一样，--set优先

4.2：卸载应用

helm uninstall release_name

4.3：创建应用

helm create app
# 在当前目录创建一个app目录

root@master01:~# tree app
app    		# chart name 根据create后名字生成
├── charts
├── Chart.yaml  # 声明文件，存放当前Chart的名称、版本等基本信息，便于用户在仓库里浏览检索
├── templates   # 存放各种资源清单文件
│   ├── deployment.yaml
│   ├── _helpers.tpl   # 定制的模板功能文件，包含各种需要根据"值结果"进行调整的功能
│   ├── hpa.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   ├── NOTES.txt      # install完成后，显示在终端上面的模板
│   ├── serviceaccount.yaml
│   ├── service.yaml
│   └── tests
│       └── test-connection.yaml
└── values.yaml        # 存放各种定制的变量值，使用yaml格式语法

示例文件：app/templates/serviceaccount.yaml

{{- if .Values.serviceAccount.create -}}
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: {{ include "app.serviceAccountName" . }}
  labels:
    {{- include "app.labels" . | nindent 4 }}
  {{- with .Values.serviceAccount.annotations }}
  annotations:
    {{- toYaml . | nindent 4 }}
  {{- end }}
{{- end }}

变量相关语法

  • {{- if .Values.serviceAccount.create -}}
    • 如果在项目目录下存在Values文件，并且里面的serviceAccount部分的create属性为true，执行下面的操作
    • {{- 表达式 -}}，横杠(-)表示去掉表达式输出结果前面和后面的空格，可以使用单个
    • Values前面的点(.) 代表全局作用域=项目根目录
    • 中间的点是对象中属性的引用方式
  • include “xxxxx” .
    • 由templates/_helpers.tpl中提供
  • .Values.xxxxx
    • 由values.yaml提供
  • {{- with .Values.serviceAccount.annotations }}
    • with语法代表修改内容
  • {{- toYaml . | nindent 4 }}
    • toYaml 表示将数据转换为yaml格式
    • nindent 4，表示不局限于4行
    • indent 4 ，表示格式化转换为4行

模板相关文档：https://helm.sh/zh/docs/chart_template_guide/getting_started/

4.4：打包应用

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

05：私有helm仓库搭建

5.1：使用harbor承载helm仓库

harbor是可以当作helm的仓库来使用的，但默认没有开启，需要手动开启一下

# 进入harbor目录
docker-compose stop
# 重新安装并开启插件
./install.sh --with-chartmuseum

配置好后，可以在项目管理界面创建一个专用项目 cphelm

在helm配置主机上安装helm-push插件

helm plugin install https://github.com/chartmuseum/helm-push
help plugin list

添加repo

helm repo add harbor https://harbor.linux98.com/chartrepo/cphelm --username=cpli --password=A12345678a

推送chart

helm cm-push app harbor
也可以使用 --version="1.2.3" 添加版本信息

推送chart包

helm cm-push redis-16.7.0.tgz harbor

image-20220330220045954

image-20220330220059234

拉取chart

helm repo update
helm pull harbor/redis
helm pull harbor/app

harbor对比nexus的优点是可以在仓库管理界面查看概要、依赖、取值(values)信息

image-20220331004755953

image-20220331004740244

5.2：使用nexus承载helm仓库

创建blob存储

image-20220330221858313

创建Repositories helm(hosted)

image-20220330222057418

copy 创建好的仓库源地址

http://192.168.31.202:8081/repository/myhelm/

添加repo

helm repo add nexus http://username:password@192.168.31.202:8081/repository/myhelm
http://192.168.31.202:8081/service/rest/v1/components?repository=myhelm

打包chart

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

上传chart包

这里需要使用nexus的api接口进行上传

image-20220330223643089

可以点击接口，使用try it out 按钮来获取api接口的url地址

image-20220330223759857

这里我们使用curl来上传一下

curl -v -F file=@app-0.1.0.tgz -u username:password http://192.168.31.202:8081/service/rest/v1/components?repository=myhelm

查看上传结果

image-20220330223951652

下载chart

helm repo update
helm search repo -l app | grep nexus
helm pull nexus/app

06：安装Chart实践

安装一个redis chart来测试一下，默认的redis chart使用的是持久存储，但我们的环境中暂时没有持久存储，我们需要将持久存储关闭一下

helm install my-redis bitnami/redis --set master.persistence.enabled=false --set replica.persistence.enabled=false

安装成功后，会弹出基于NOTE.txt文件的提示信息

image-20220330225607318

查看pod状态

kubectl get pods

image-20220330231940797

pod中的image是远程仓库的chart中的设置的image，不是本地的，拉取可能会很困难

查看已经部署的release

helm list

image-20220330232012866

07：自定义Chart实践

需求：制作一个nginx网站首页，可以根据values中的值改变index.html中的文本。

7.1：创建chart应用

helm create my-nginx

7.2：修改Chart.yaml文件

参考地址：https://helm.sh/zh/docs/topics/charts/

nginx最新稳定版为1.20.2

my-nginx/Chart.yaml

apiVersion: v2  # chart API版本
name: my-nginx  # chart名字，要与目录名保持一致
description: A Helm chart for Kubernetes  # 描述信息
type: application  # chart类型
version: 0.1.0  # 当前chart版本
appVersion: "1.20.2"  # 包含的app软件版本
maintainers: # （可选）
  - name: lcp # 维护者名字 （每个维护者都需要）
    email: cplinux98@gmail.com  # 维护者邮箱 （每个维护者可选）
    url: www.linux98.com # 维护者URL （每个维护者可选）

7.3：修改deployment文件模板

在spec.template.spec.containers 下 imagePullPolicy下面增加，用来定制nginx首页

          env:
          - name: USERNAME
            value: {{ .Values.Username }}
          lifecycle:
            postStart:
              exec:
                command: ["/bin/sh", "-c", "echo $USERNAME > /usr/share/nginx/html/index.html"]

7.4：在vulues文件中配置变量

my-nginx/values.yaml

只展示需要修改的部分

Username: "hello linux98!"

replicaCount: 3

image:
  repository: nginx
  pullPolicy: IfNotPresent
  tag: "1.20.2"

7.5：安装chart应用

安装前可以使用lint选项来检查chart是否有错误

root@master01:~/mykube/helm# helm lint my-nginx
==> Linting my-nginx
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended

1 chart(s) linted, 0 chart(s) failed

测试没问题，就可以安装了

helm install test-nginx my-nginx

image-20220331002225309

查看service地址并访问测试

root@master01:~/mykube/helm# kubectl get pods
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS      AGE
test-nginx-my-nginx-6cc7c8c5c9-5thts   1/1     Running   0             42s
test-nginx-my-nginx-6cc7c8c5c9-thxmx   1/1     Running   0             42s
test-nginx-my-nginx-6cc7c8c5c9-zwxz2   1/1     Running   0             42s
root@master01:~/mykube/helm# kubectl get svc
NAME                  TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes            ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP    9d
test-nginx-my-nginx   ClusterIP   10.105.142.235   <none>        80/TCP     54s
root@master01:~/mykube/helm# curl 10.105.142.235
hello linux98!

可以看到pod和svc的命名都是前面都是: release_name-chart_name

使用变量再次部署一个

helm install test-nginx-env my-nginx --set Username="hello cplinux98!"

测试结果

root@master01:~/mykube/helm# kubectl get svc | grep test-nginx-env
test-nginx-env-my-nginx   ClusterIP   10.109.111.185   <none>        80/TCP     20s
root@master01:~/mykube/helm# curl 10.109.111.185
hello cplinux98!

7.6：卸载chart应用

helm uninstall test-nginx-env

7.7：升级chart应用

这里升级可以选择新版本chart，也可以对当前运行中的chart版本里面的变量进行替换后重新部署

helm upgrade --set Username="hello linux98-v2!" test-nginx my-nginx && kubectl get pods -w

等待pod进行滚动更新后，查看结果

root@master01:~/mykube/helm# curl  10.105.142.235
hello linux98-v2!

7.8：提交chart应用到私有仓库

helm cm-push my-nginx harbor

查看仓库

image-20220331003934922

需要程序说明的，可以在chart根目录创建README.md文件，以存放说明信息。

image-20220331004355998

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