053.Kubernetes集群管理-Helm部署及使用

来源:https://www.cnblogs.com/itzgr/archive/2020/05/12/12876009.html
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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，能快速查找、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 ...


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，能快速查找、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格式的單一文件，方便傳輸和存儲）。 Helm 由客戶端組件 helm 和服務端組件 Tiller 組成, 能夠將一組K8S資源打包統一管理, 是查找、共用和使用為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 博客，用到了一些 Kubernetes 的一些資源對象。包括 Deployment 用於部署應用、Service 提供服務發現、Secret 配置 WordPress 的用戶名和密碼，可能還需要 pv 和 pvc 來提供持久化服務。並且 WordPress 數據是存儲在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 的應用資源文件；
  • 如何分發和復用一套應用模板；
  • 如何將應用的一系列資源當做一個軟體包管理。
對於應用發佈者而言，可以通過 Helm 打包應用、管理應用依賴關係、管理應用版本併發布應用到軟體倉庫。 對於使用者而言，使用 Helm 後不用需要編寫複雜的應用部署文件，可以以簡單的方式在 Kubernetes 上查找、安裝、升級、回滾、卸載應用程式。

1.3 Helm 相關組件及概念

Helm 包含兩個組件，分別是 helm 客戶端 和 Tiller 伺服器：
  • helm：是一個命令行工具，主要用於 Kubernetes 應用程式 Chart 的創建、打包、發佈以及創建和管理本地和遠程的 Chart 倉庫。
  • Tiller：是 Helm 的服務端，部署在 Kubernetes 集群中。Tiller 負責接收 Helm 的請求，並根據 Chart 生成 Kubernetes 的部署文件（ 稱為 Release ），然後提交給 Kubernetes 創建應用。（v3版本已移除）
  • chart：Helm 的打包格式叫做 chart，所謂 chart 就是一系列文件, 它描述了一組相關的 k8s 集群資源，即包含了一組定義 Kubernetes 資源相關的 YAML 文件。
  • release：使用 helm install 命令在 Kubernetes 集群中部署的 Chart 稱為 Release。
  • Repoistory：Helm chart 的倉庫，Repository 本質上是一個 Web 伺服器，該伺服器保存了一系列的 Chart 軟體包以供用戶下載，並且提供了一個該 Repository 的 Chart 包的清單文件以供查詢。Helm 可以同時管理多個不同的 Repository。
註意：Helm 中提到的 Release 與通常概念中的版本有所不同，Helm 的 Release 可以理解為 Helm 使用 Chart 包部署的一個應用實例。

二 Helm原理機制

2.1 Helm原理

如下圖所示描述了Helm 的主要組件 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信。 clipboard Helm架構： clipboard

2.2 Helm主要過程

創建release過程：
  • helm 客戶端從指定的目錄或本地tar文件或遠程repo倉庫解析出chart的結構信息；
  • helm 客戶端指定的 chart 結構和 values 信息通過 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。
刪除release：
  • helm 客戶端從指定的目錄或本地tar文件或遠程repo倉庫解析出chart的結構信息；
  • helm 客戶端指定的 chart 結構和 values 信息通過 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。
更新release
  • helm 客戶端將需要更新的 chart 的 release 名稱、chart 結構和 value 信息傳給 Tiller；
  • Tiller 將收到的信息生成新的 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就是一系列文件, 它描述了一組相關的 k8s 集群資源。Chart中的文件安裝特定的目錄結構組織, 最簡單的chart 目錄如下所示： clipboard 目錄釋義：
  • charts：該目錄存放依賴的chart；
  • Chart.yaml：包含Chart的基本信息，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：此文件中定義一些可重用的模板片斷，此文件中的定義在任何資源定義模板中可用；
  • NOTES.txt：介紹chart 部署後的幫助信息，如何使用chart等；
  • values.yaml：包含了必要的值定義（預設值）, 用於存儲 templates 目錄中模板文件中用到變數的值。
參考鏈接：https://www.jianshu.com/p/4bd853a8068b。 附：helm v3說明： Helm 2 是 C/S 架構，主要分為客戶端 helm 和服務端 Tiller; 與v2版本不同，v3移除了Tiller，只有 helm。 Tiller 主要用於在 Kubernetes 集群中管理各種應用發佈的版本，在 Helm 3 中移除了 Tiller, 版本相關的數據直接存儲在了 Kubernetes 中。 1：移除Tiller，針對v3版本移除Tiller的說明，可參考：https://blog.csdn.net/zzh_gaoxingjiuhao/article/details/104182596。 2：移除Tiller的優勢可參考：https://www.sohu.com/a/364182362_609513。 Helm v3新特性參考：https://www.jianshu.com/p/dfb8e2a42db0、https://github.com/helm/helm/releases/tag/v3.0.0-alpha.1。

三 Helm部署安裝

3.1 前置準備

Helm 將使用 kubectl 在已配置的集群上部署 Kubernetes 資源，因此需要如下前置準備：
  • 正在運行的 Kubernetes 集群；
  • 本地 Docker 客戶端；
  • 預配置的 kubectl 客戶端和 Kubernetes 集群正確交互。

3.2 安裝Helm

  • 二進位安裝
  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/
  • 腳本安裝
  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		#查看安裝版本
  2 [root@master01 ~]# echo 'source <(helm completion bash)' >> .bashrc	#helm自動補全

四 Helm操作

4.1 查找chart

helm search：可以用於搜索兩種不同類型的源。 helm search hub：搜索 Helm Hub，該源包含來自許多不同倉庫的Helm chart。 helm search repo：搜索已添加到本地頭helm客戶端（帶有helm repo add）的倉庫，該搜索是通過本地數據完成的，不需要連接公網。 
  1 [root@master01 helm]# helm search hub			#可搜索全部可用chart
  2 [root@master01 helm]# helm search hub wordpress

4.2 添加repo

  1 [root@master01 helm]# helm repo list			#查看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/				#添加官方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		#搜索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		#查找確認存在
  2 [root@master01 helm]# helm show chart bitnami/mariadb	#可提前查看相關信息
  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				#以遠程路徑安裝
  7 [root@master01 helm]# helm ls				#查看已安裝的release
提示：在 Helm 3 中，必須主動指定release名稱，或者增加 --generate-name 的參數使Helm自動生成。 在安裝期間，helm客戶端將顯示有關創建了哪些資源，發佈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信息。 註意：由於許多chart需要較大的鏡像，需要一定時間才能正確部署至集群，Helm不會等到所有資源都在運行後才退出。

4.4 狀態查看

  1 [root@master01 ~]# helm status xhy-mariadb
clipboard

4.5 升級回滾

當發佈新版本的chart時，或者需要更改發佈的配置時，可以使用該helm upgrade命令。 
  1 [root@master01 helm]# vi mariadb.yml			#以新配置重發佈
  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		#查看新配置
clipboard 
  1 [root@master01 helm]# helm history xhy-mariadb		#查看安裝歷史
  2 [root@master01 helm]# helm rollback xhy-mariadb 1		#回滾
clipboard 提示：升級將採用現有發行版，並根據所提供的信息對其進行升級。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 卸載release

  1 [root@master01 helm]# helm uninstall xhy-mariadb		#卸載release
  2 [root@master01 helm]# helm list
提示：在Helm 3中，刪除release也會刪除發佈記錄。如果希望保留刪除發佈記錄，可使用helm uninstall --keep-history。使用helm list --uninstalled將僅顯示帶有--keep-history標誌卸載的發行版。 clipboard 提示：helm list --all標誌可查詢Helm保留的所有發佈記錄，包括失敗或已刪除項目的記錄（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處於綁定、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），然後才將發佈標記為成功。它將一直等待至--timeout設置的值。如果達到超時，該release將標記為FAILED。 註意：在作為滾動更新策略一部分的Deployment replicas設置為1，maxUnavailable且未設置為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：跳過命令行的運行鉤子。 --dry-run：模擬安裝。 -n, --namespace：指定需要部署的命名空間。 提示：hele完整命令選項可執行helm <command> --help查看。

五 Helm自定義安裝

5.1 查看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	#查看此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數據的方式： --values（或-f）：指定帶有替代參數及值的YAML文件。可以多次指定，最後一個文件優先順序最高。 --set：在命令行上指定替代。 提示：如果同時使用--set和-f，則將-f優先順序更高。

5.3 配置文件定義配置項

  1 [root@master01 helm]# vi mariadb.yml			#創建自定義配置
  2 rootUser:
  3   password: abcd1234
  4
提示：如上設置資料庫密碼，而不使用預設的隨機密碼。

5.4 命令行定義配置項

  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：
命令行 yaml
--set name=value name: value
--set a=b,c=d a: b c: d
--set outer.inner=value outer: inner: value
--set name={a, b, c} name: - a - b - c
--set servers[0].port=80 servers: - port: 80
--set servers[0].port=80,servers[0].host=example servers: - port: 80 host: example
--set name=value1\,value2 name: "value1,value2"
--set nodeSelector."kubernetes\.io/role"=master nodeSelector: kubernetes.io/role: master

六 創建chart

6.1 創建chart命令

  1 [root@master01 helm]# helm create test-chart
clipboard 提示：create會創建一個標準的chart目錄結構，可以編輯相應配置從而創建自己的chart。更多的chart開髮指南參考：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/		#驗證創建後是否正常
  2 [root@master01 helm]# helm package test-chart		#將創建的進行打包
  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圖形界面管理kubernetes上以Helm Charts形式創建的服務

7.2 Monocular安裝

  1 [root@master01 ~]# helm repo add monocular https://helm.github.io/monocular	#添加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			#添加自定義配置：配置預設添加的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
clipboard 參考：https://github.com/helm/monocular

八 helm部署WordPress

8.1 查看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
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