Helm：强大的Kubernetes包管理工具

目录

前言

Kubernetes应用部署的挑战

Helm是什么？

Helm组件及相关术语

安装Helm

构建一个Helm chart

Helm Repository

在kubernetes中部署Chart

升级和回退

总结

参考

前言

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。

Kubernetes应用部署的挑战

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：

如何管理，编辑和更新这些这些分散的kubernetes应用配置文件？

如何把一套的相关配置文件作为一个应用进行管理？

如何分发和重用kubernetes的应用配置？

Helm的引入很好地解决上面这些问题。

Helm是什么？

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。

Helm组件及相关术语

接触Helm遇到的一个常见问题是Helm中的一些概念和术语比较让人疑惑，从而影响对Helm的理解。

因此我们先了解一下Helm的这些相关概念和术语。

Helm

Kubernetes的应用打包工具，也是命令行工具的名称。

Tiller

Helm的服务端，部署在Kubernetes集群中，用于处理Helm的相关命令。

Chart

Helm的打包格式，内部包含了一组相关的kubernetes资源。

Repoistory

Helm repository是一个web服务器，提供了该服务中所有chart的清单，并保存了chart文件以供下载。

Release

使用Helm install命令在Kubernetes集群中安装的Chart称为Release。

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

安装Helm

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

下载 Helm https://github.com/kubernetes/helm/releases

解压 tar -zxvf helm-v2.0.0-linux-amd64.tgz

拷贝到bin目录 mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm

然后使用下面的命令安装服务器端组件Tiller

构建一个Helm chart

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。

首先创建一个chart的骨架

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。

Chart.yaml 用于描述这个chart，包括名字，描述信息以及版本。

values.yaml 用于存储templates目录中模板文件中用到的变量。 模板文件一般是Go模板。如果你需要了解更多关于Go模板的相关信息，可以查看Hugo (https://gohugo.io) 的一个关于Go模板的介绍 (https://gohugo.io/templates/go-templates/)。

NOTES.txt 用于向部署该chart的用于介绍chart部署后的一些信息。例如介绍如何使用这个chart，列出缺省的设置等。

打开Chart.yaml, 填写你部署的应用的详细信息，以testapi为例：

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。

在 testapi_chart 目录下运行下面命令以对chart进行校验。

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：

这里添加了 –debug 参数来查看打包的输出，输出应该类似于：

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。

Helm Repository

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。

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。

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。

启动本地repo server后，将其加入helm的repo列表。

现在再查找testapi chart包，就可以找到了。

在kubernetes中部署Chart

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：

该命令的输出应类似:

使用下面的命令列出所有已部署的Release以及其对应的Chart。

该命令的输出应类似:

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。

升级和回退

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

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。

已部署的testapi release被升级到1.0.0版本

可以通过Helm history查看一个Release的多次更改。

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。

使用Helm list命令查看，部署的testapi的版本已经回退到0.0.1

总结

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。

参考

Using Helm to deploy to Kubernetes https://daemonza.github.io/2017/02/20/using-helm-to-deploy-to-kubernetes

Helm documentation https://docs.helm.sh/helm

Helm - Application deployment management for Kubernetes https://www.slideshare.net/alexLM/helm-application-deployment-management-for-kubernetes