053.叢集管理-Helm部署及使用
阿新 • • 發佈：2020-05-12
一 Helm概述
1.1 Helm介紹
Helm 是 Kubernetes 的軟體包管理工具。包管理器類似 Ubuntu 中使用的apt、Centos中使用的yum 或者Python中的 pip 一樣，能快速查詢、下載和安裝軟體包。通常每個包稱為一個Chart，一個Chart是一個目錄（一般情況下會將目錄進行打包壓縮，形成name-version.tgz格式的單一檔案，方便傳輸和儲存）。 Helm 由客戶端元件 helm 和服務端元件 Tiller 組成, 能夠將一組K8S資源打包統一管理, 是查詢、共享和使用為Kubernetes構建的軟體的最佳方式。1.2 Helm優勢
在 Kubernetes中部署一個可以使用的應用，需要涉及到很多的 Kubernetes 資源的共同協作。如安裝一個 WordPress 部落格，用到了一些 Kubernetes 的一些資源物件。包括 Deployment 用於部署應用、Service 提供服務發現、Secret 配置 WordPress 的使用者名稱和密碼，可能還需要 pv 和 pvc 來提供持久化服務。並且 WordPress 資料是儲存在mariadb裡面的，所以需要 mariadb 啟動就緒後才能啟動 WordPress。這些 k8s 資源過於分散，不方便進行管理。 基於如上場景，在 k8s 中部署一個應用，通常面臨以下幾個問題：- 如何統一管理、配置和更新這些分散的 k8s 的應用資原始檔；
- 如何分發和複用一套應用模板；
- 如何將應用的一系列資源當做一個軟體包管理。
1.3 Helm 相關元件及概念
Helm 包含兩個元件，分別是 helm 客戶端 和 Tiller 伺服器：- helm：是一個命令列工具，主要用於 Kubernetes 應用程式 Chart 的建立、打包、釋出以及建立和管理本地和遠端的 Chart 倉庫。
- Tiller：是 Helm 的服務端，部署在 Kubernetes 叢集中。Tiller 負責接收 Helm 的請求，並根據 Chart 生成 Kubernetes 的部署檔案（ 稱為 Release ），然後提交給 Kubernetes 建立應用。（v3版本已移除）
- chart：Helm 的打包格式叫做 chart，所謂 chart 就是一系列檔案, 它描述了一組相關的 k8s 叢集資源，即包含了一組定義 Kubernetes 資源相關的 YAML 檔案。
- release：使用 helm install 命令在 Kubernetes 叢集中部署的 Chart 稱為 Release。
- Repoistory：Helm chart 的倉庫，Repository 本質上是一個 Web 伺服器，該伺服器儲存了一系列的 Chart 軟體包以供使用者下載，並且提供了一個該 Repository 的 Chart 包的清單檔案以供查詢。Helm 可以同時管理多個不同的 Repository。
二 Helm原理機制
2.1 Helm原理
如下圖所示描述了Helm 的主要元件 Helm（客戶端）、Tiller（伺服器）、Repository（Chart 軟體倉庫）、Chart（軟體包）之間的關係以及它們之間如何通訊。 Helm架構：2.2 Helm主要過程
建立release過程：- helm 客戶端從指定的目錄或本地tar檔案或遠端repo倉庫解析出chart的結構資訊；
- helm 客戶端指定的 chart 結構和 values 資訊通過 gRPC 傳遞給 Tiller；
- Tiller 服務端根據 chart 和 values 生成一個 release；
- Tiller 將install release請求直接傳遞給 kube-apiserver。
- helm 客戶端從指定的目錄或本地tar檔案或遠端repo倉庫解析出chart的結構資訊；
- helm 客戶端指定的 chart 結構和 values 資訊通過 gRPC 傳遞給 Tiller；
- Tiller 服務端根據 chart 和 values 生成一個 release；
- Tiller 將delete release請求直接傳遞給 kube-apiserver。
- helm 客戶端將需要更新的 chart 的 release 名稱、chart 結構和 value 資訊傳給 Tiller；
- Tiller 將收到的資訊生成新的 release，並同時更新這個 release 的 history；
- Tiller 將新的 release 傳遞給 kube-apiserver 進行更新。
2.3 chart基本結構
Helm的打包格式叫做chart，所謂chart就是一系列檔案, 它描述了一組相關的 k8s 叢集資源。Chart中的檔案安裝特定的目錄結構組織, 最簡單的chart 目錄如下所示： 目錄釋義：- charts：該目錄存放依賴的chart；
- Chart.yaml：包含Chart的基本資訊，包括chart版本，名稱等；
- templates：該目錄下存放應用，即一系列 k8s 資源的 yaml 模板；
- _helpers.tpl：此檔案中定義一些可重用的模板片斷，此檔案中的定義在任何資源定義模板中可用；
- NOTES.txt：介紹chart 部署後的幫助資訊，如何使用chart等；
- values.yaml：包含了必要的值定義（預設值）, 用於儲存 templates 目錄中模板檔案中用到變數的值。
三 Helm部署安裝
3.1 前置準備
Helm 將使用 kubectl 在已配置的叢集上部署 Kubernetes 資源，因此需要如下前置準備：- 正在執行的 Kubernetes 叢集；
- 本地 Docker 客戶端；
- 預配置的 kubectl 客戶端和 Kubernetes 叢集正確互動。
3.2 安裝Helm
- 二進位制安裝
1 [root@master01 ~]# wget https://get.helm.sh/helm-v3.1.2-linux-amd64.tar.gz 2 [root@master01 ~]# tar -zxvf helm-v3.1.2-linux-amd64.tar.gz 3 [root@master01 ~]# cp linux-amd64/helm /usr/local/bin/
- 指令碼安裝
1 [root@master01 ~]# curl -fsSL -o get_helm.sh https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/master/scripts/get-helm-3 2 [root@master01 ~]# chmod 700 get_helm.sh 3 [root@master01 ~]# ./get_helm.sh提示：更多安裝方式參考官方手冊：https://helm.sh/docs/intro/install/。
1 [root@master01 ~]# helm version #檢視安裝版本 2 [root@master01 ~]# echo 'source <(helm completion bash)' >> .bashrc #helm自動補全
四 Helm操作
4.1 查詢chart
helm search：可以用於搜尋兩種不同型別的源。 helm search hub：搜尋 Helm Hub，該源包含來自許多不同倉庫的Helm chart。 helm search repo：搜尋已新增到本地頭helm客戶端（帶有helm repo add）的倉庫，該搜尋是通過本地資料完成的，不需要連線公網。1 [root@master01 helm]# helm search hub #可搜尋全部可用chart 2 [root@master01 helm]# helm search hub wordpress
4.2 新增repo
1 [root@master01 helm]# helm repo list #檢視repo 2 [root@master01 helm]# helm repo add brigade https://brigadecore.github.io/charts 3 [root@master01 helm]# helm repo add stable https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com/ #新增官方repo 4 [root@master01 helm]# helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami 5 6 [root@master01 helm]# helm search repo brigade 7 [root@master01 helm]# helm search repo stable #搜尋repo中的chart 8 [root@master01 helm]# helm repo update #更新repo的chart 9 [root@master01 helm]# helm repo remove stable #移除repo
4.3 安裝軟體包
1 [root@master01 helm]# helm search repo mariadb #查詢確認存在 2 [root@master01 helm]# helm show chart bitnami/mariadb #可提前檢視相關資訊 3 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb bitnami/mariadb #以repo中chart安裝 4 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb2 bitnami.mariadb.tgz #以壓縮包中chart安裝 5 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb3 mariadb/ #以解壓後的目錄安裝 6 [root@master01 helm]# helm install xhy_mariadb4 https://hub.helm.sh/charts/bitnami/mariadb.tgz #以遠端路徑安裝 7 [root@master01 helm]# helm ls #檢視已安裝的release提示：在 Helm 3 中，必須主動指定release名稱，或者增加 --generate-name 的引數使Helm自動生成。 在安裝期間，helm客戶端將顯示有關建立了哪些資源，釋出狀態是什麼以及是否可以或應該執行其他配置步驟的有用資訊。 注意：由於許多chart需要較大的映象，需要一定時間才能正確部署至叢集，Helm不會等到所有資源都在執行後才退出。
4.4 狀態檢視
1 [root@master01 ~]# helm status xhy-mariadb
4.5 升級回滾
當釋出新版本的chart時，或者需要更改釋出的配置時，可以使用該helm upgrade命令。1 [root@master01 helm]# vi mariadb.yml #以新配置重發布 2 rootUser: 3 password: abcd1234 4 [root@master01 helm]# helm upgrade -f mariadb.yml xhy-mariadb bitnami/mariadb #升級 5 [root@master01 helm]# helm get values xhy-mariadb #檢視新配置
1 [root@master01 helm]# helm history xhy-mariadb #檢視安裝歷史 2 [root@master01 helm]# helm rollback xhy-mariadb 1 #回滾提示：升級將採用現有發行版，並根據所提供的資訊對其進行升級。由於Kubernetes chart可能很大且很複雜，因此Helm嘗試執行侵入性最小的升級。它將僅更新自上一發行版以來已更改的內容。
4.6 解除安裝release
1 [root@master01 helm]# helm uninstall xhy-mariadb #解除安裝release 2 [root@master01 helm]# helm list提示：在Helm 3中，刪除release也會刪除釋出記錄。如果希望保留刪除釋出記錄，可使用helm uninstall --keep-history。使用helm list --uninstalled將僅顯示帶有--keep-history標誌解除安裝的發行版。 提示：helm list --all標誌可查詢Helm保留的所有釋出記錄，包括失敗或已刪除專案的記錄（如果--keep-history已指定）。
4.7 其他常見選項
--timeout：等待Kubernetes命令完成的秒數，預設5m0s。 --wait：等待，直到所有Pod都處於就緒狀態、PVC處於繫結、deployment的Pods最少可用數處於ready狀態，並且Services具有IP地址（如果安裝的為Ingress LoadBalancer），然後才將釋出標記為成功。它將一直等待至--timeout設定的值。如果達到超時，該release將標記為FAILED。 注意：在作為滾動更新策略一部分的Deployment replicas設定為1，maxUnavailable且未設定為0的情況下，--wait只要滿足最小Pod就緒狀態，它將返回就緒狀態。 --no-hooks：跳過命令列的執行鉤子。 --dry-run：模擬安裝。 -n, --namespace：指定需要部署的名稱空間。 提示：hele完整命令選項可執行helm <command> --help檢視。五 Helm自定義安裝
5.1 檢視chart預設value
如上4.3所示方法進行安裝將僅使用此chart的預設配置選項。通常，需要自定義圖表以使用首選配置。1 [root@master01 ~]# helm show values bitnami/mariadb #檢視此chart可自定義配置項 2 …… 3 rootUser: 4 ## MariaDB admin password 5 ## ref: https://github.com/bitnami/bitnami-docker-mariadb#setting-the-root-password-on-first-run 6 ## 7 password: "" 8 ……
5.2 傳遞配置方式
有兩種在安裝過程中傳遞配置資料的方式： --values（或-f）：指定帶有替代引數及值的YAML檔案。可以多次指定，最後一個檔案優先順序最高。 --set：在命令列上指定替代。 提示：如果同時使用--set和-f，則將-f優先順序更高。5.3 配置檔案定義配置項
1 [root@master01 helm]# vi mariadb.yml #建立自定義配置 2 rootUser: 3 password: abcd1234 4提示：如上設定資料庫密碼，而不使用預設的隨機密碼。
5.4 命令列定義配置項
1 [root@master01 helm]# helm install --set rootUser.password=abcd1234 xhy_mariadb bitnami/mariadb提示：更多命令與yaml對應如下：
六 建立chart
6.1 建立chart命令
1 [root@master01 helm]# helm create test-chart提示：create會建立一個標準的chart目錄結構，可以編輯相應配置從而建立自己的chart。更多的chart開發指南參考：https://helm.sh/docs/topics/charts/。 有關chart的欄位及編寫可參考：https://www.kubernetes.org.cn/3884.html。
1 [root@master01 helm]# helm lint test-chart/ #驗證建立後是否正常 2 [root@master01 helm]# helm package test-chart #將建立的進行打包 3 [root@master01 helm]# helm install test-chart/ ./test-chart/-0.1.0.tgz #安裝 4
七 Monocular
7.1 Monocular介紹
Monocular是一個開源軟體，基於web UI圖形介面管理kubernetes上以Helm Charts形式建立的服務7.2 Monocular安裝
1 [root@master01 ~]# helm repo add monocular https://helm.github.io/monocular #新增repo
2 [root@master01 ~]# kubectl create ns helm
3 [root@master01 ~]# cat > custom-repos.yaml <<EOF
4 sync:
5 repos:
6 - name: stable
7 url: https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com
8 schedule: "0 * * * *"
9 successfulJobsHistoryLimit: 1
10 - name: incubator
11 url: https://kubernetes-charts-incubator.storage.googleapis.com
12 schedule: "*/5 * * * *"
13 - name: monocular
14 url: https://helm.github.io/monocular
15 ui:
16 replicaCount: 2
17 service:
18 name: monocular-ui
19 type: NodePort
20 externalPort: 80
21 internalPort: 8080
22 annotations: {}
23 # foo.io/bar: "true"
24 ingress:
25 hosts:
26 - monocular.odocker.com
27 EOF #新增自定義配置：配置預設新增的repo及ingress host
28 [root@master01 ~]# helm install mymonocular monocular/monocular -f custom-repos.yaml -n helm
29
7.3 確認安裝
1 [root@master01 ~]# kubectl get pods -n helm -o wide 2 [root@master01 ~]# kubectl get svc -n helm -o wide 3 [root@master01 ~]# kubectl get ingresses -n helm -o wide 4參考：https://github.com/helm/monocular
八 helm部署WordPress
8.1 檢視chart包
1 [root@master01 ~]# helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami 2 [root@master01 ~]# helm search repo wordpress 3 NAME CHART VERSION APP VERSION DESCRIPTION 4 bitnami/wordpress 9.2.4 5.4.1 Web publishing platform for building blogs and ... 5
8.2 安裝WordPress
1 [root@master01 ~]# kubectl create ns wp 2 [root@master01 ~]# vi custom-wordpress.yaml 3 wordpressUsername: admin 4 wordpressPassword: admin12345 5 wordpressBlogName: Xhy Blog! 6 persistence: 7 enabled: true 8 storageClass: "ghsc" 9 accessMode: ReadWriteOnce 10 size: 5Gi 11 12 13 mariadb: 14 db: 15 name: wpdb 16 user: wpuser 17 password: wppass12345 18 rootUser: wpadmin 19 password: wpadminpass12345 20 21 22 master: 23 persistence: 24 enabled: true 25 storageClass: "ghsc" 26 accessModes: 27 - ReadWriteOnce 28 size: 5Gi 29 30 31 service: 32 type: NodePort 33 nodePorts: 34 http: "30005" 35 https: "30006" 36提示： 預設參考配置參考：https://github.com/bitnami/charts/blob/master/bitnami/wordpress/values.yaml 更多引數設定參考：https://github.com/bitnami/charts/tree/master/bitnami/wordpress
1 [root@master01 ~]# helm install mywp bitnami/wordpress -f custom-wordpress.yaml -n wp
8.3 確認安裝
1 [root@master02 ~]# kubectl get pods -n wp -o wide 2 [root@master02 ~]# kubectl get pv -n wp -o wide | grep wp 3 [root@master02 ~]# kubectl get pvc -n wp -o wide 4 [root@master02 ~]# kubectl get svc -n wp -o wide
8.4 訪問測試
1 [root@master01 ~]# kubectl get --namespace wp -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services mywp-wordpress #檢視埠
2 30005
3 [root@master01 ~]# kubectl get nodes --namespace wp -o jsonpath="{.items[0].status.addresses[0].address}" #檢視node ip
4 172.24.8.71
瀏覽器訪問：http://172.24.8.71:30005或者https://172.24.8.71:30006/
瀏覽器訪問：http://172.24.8.71:30005/admin，進入管理介面。
參考文件： https://www.hi-linux.com/posts/21466.html https://helm.sh/docs/intro/using_helm/