如何使用 Helm 3 包管理器在 Kubernetes 集群上安装软件

教程

介绍

Helm是一个用于 Kubernetes 的包管理器，允许开发人员和运维人员更轻松地在 Kubernetes 集群上配置和部署应用程序。

Helm 包被称为 charts，它们包含部署和配置给定应用程序的资源定义模板，用户只需付出最少的工作就能完成部署。通过模板化，您可以通过传入变量定义来管理 chart、其设置和行为，而无需修改实际的 chart。自定义的资源定义以及对已部署定义的修改，Helm 都会自动管理。已部署的 chart，在可能的自定义情况下，被称为 release。

在本教程中，您将设置 Helm 3，并学习如何安装、升级、回滚和管理 charts 和 releases。您还将学习如何创建和打包自己的 charts，并设置 chart 仓库，这些仓库包含您可以立即安装的 charts。

先决条件

启用了基于角色的访问控制（RBAC）的 Kubernetes 集群。有关 releases 的更多信息，请查看 Helm releases 页面。
在您的本地计算机上安装了 kubectl 命令行工具，并配置为连接到您的集群。您可以在官方文档中了解更多关于安装 kubectl 的信息。

您可以使用以下命令测试连接性：
```
kubectl cluster-info
```
如果没有收到错误信息，则表示已连接到集群。如果您使用 kubectl 访问多个集群，请确保通过运行以下命令验证您选择了正确的集群上下文：
```
kubectl config get-contexts
```
输出将列出可用的配置：
```
输出CURRENT   NAME                    CLUSTER                 AUTHINFO                      NAMESPACE
*         do-fra1-helm3-example   do-fra1-helm3-example   do-fra1-helm3-example-admin
```
在这里，星号 (*) 表示我们已连接到 do-fra1-helm3-example 集群。要切换集群，请运行：
```
kubectl config use-context context-name
```

当您连接到正确的集群时，请继续执行第 1 步以开始安装 Helm。

第 1 步 — 安装 Helm 3

在此部分中，您将使用官方提供的 shell 脚本安装 Helm 3。

首先，通过运行以下命令导航到/tmp，在那里您将存储安装脚本：

cd /tmp

使用以下命令下载脚本：

curl -fsSL -o get_helm.sh https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/master/scripts/get-helm-3

您可以在文本编辑器中检查get_helm.sh以确保其安全性。

通过将其权限设置为以下内容，使其可执行：

chmod u+x get_helm.sh

最后，运行以下命令安装 Helm 3：

./get_helm.sh

您将收到类似以下的输出：

OutputDownloading https://get.helm.sh/helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz
Verifying checksum... Done.
Preparing to install helm into /usr/local/bin
helm installed into /usr/local/bin/helm

您的计算机上已安装了 Helm 3。您现在将了解图表存储库以及如何使用它们。

第二步 — 设置图表存储库

Helm 图表存储在可能由任何人托管的存储库中。默认情况下，Helm 3 不会预先配置任何存储库。Helm 的早期版本包括一个中央经过筛选的图表存储库；然而，Helm 3 的设计有意演变为图表开发者管理自己的存储库，这样可以获得更多的自由和更快的发布速度。这意味着，对于您希望使用的每个图表，您都需要确保将托管存储库添加到您的 Helm 安装中。

为了帮助您找到正确的存储库，您可以使用 ArtifactHub.io，这是由 CNCF 管理的开源网站，它目录了 Helm 图表及其存储库。它还跟踪其他 CNCF 项目使用的流行和有用的图表，因此与 Helm 的早期版本所使用的 stable 存储库有所不同。对于常见项目，如 Nginx ingresses 或监控工具，这是一个很好的来源。

您可以通过主页搜索您想安装的图表。搜索 nginx 将显示与其相关的所有索引图表。

你将安装由Kubernetes团队管理的社区版。在搜索结果中搜索ingress-nginx以找到它。选择它以访问其页面。

每个图表都应该有一个描述，详细说明它的作用，并附带添加其存储库到您的安装和安装该图表的命令。如果没有，您仍然可以通过点击页面右侧的INSTALL按钮来获取所需的命令。

您可以点击命令旁边的蓝色按钮来复制它。为第一个命令复制它，并运行：

helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx

要将存储库添加到Helm中，您运行helm repo add。它接受的参数是存储库的名称和位置。

输出将是：

Output"ingress-nginx" has been added to your repositories

当您添加新存储库时，您需要通过运行以下命令让Helm知道它包含什么：

helm repo update

您将收到以下输出，显示更新成功：

OutputHang tight while we grab the latest from your chart repositories...
...Successfully got an update from the "ingress-nginx" chart repository
Update Complete. ⎈Happy Helming!⎈

在这一步中，您已经了解了ArtifactHub及其提供的内容。您还向Helm安装中添加了一个新存储库。在下一步中，您将安装一个Helm图表。

步骤3 — 安装Helm图表

在前一节中，您已经添加了ingress-nginx图表的存储库。现在，您将安装它到您的集群中。

每个图表都有配置变量，您可以设置这些变量来修改其行为。这些变量存储在一个名为values.yaml的文件中，该文件是图表的一部分。除非您已将图表下载到您的计算机上，否则您将需要运行以下命令来查看它：

helm show values chart_name

要显示ingress-nginx的可用变量，替换chart_name：

helm show values ingress-nginx/ingress-nginx

输出将是一个长列表，显示ingress-nginx的values.yaml的内容。

要安装图表，您可以使用helm install：

helm install release_name repository/chart_name

A release is a deployed instance of the chart, and here you’re calling it ingress-nginx.

此命令将使用变量的默认值将图表安装到您的集群中。如果您希望修改其中一些变量，可以使用--set传入新的变量值：

helm install ingress-nginx/ingress-nginx --set variable_name=variable_value

您可以重复使用--set来设置尽可能多的变量。由于我们现在不会自定义它，所以通过运行以下命令安装它：

helm install ingress-nginx ingress-nginx/ingress-nginx

输出将类似于以下内容：

Output
NAME: ingress-nginx
LAST DEPLOYED: Wed Feb 24 10:12:37 2021
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
The ingress-nginx controller has been installed.
It may take a few minutes for the LoadBalancer IP to be available.
You can watch the status by running 'kubectl --namespace default get services -o wide -w ingress-nginx-controller'
...

请注意，NAME对应于您指定的发布名称。Helm还列出了常见信息，例如发布状态和部署的命名空间。NOTES部分在图表之间有所不同，通常包含快速入门指南或警告使用图表资源时的一些常见问题。在这里，它指出正在创建负载均衡器，并且可能需要一些时间才能完成。

要检查已部署的图表，请使用helm list：

helm list

您会发现ingress-nginx目前是唯一已部署的图表：

OutputNAME            NAMESPACE       REVISION        UPDATED                                 STATUS          CHART                   APP VERSION
ingress-nginx   default         1               2021-02-24 10:12:37.281049711 +0000 UTC deployed        ingress-nginx-3.23.0    0.44.0

您可以通过运行以下命令在集群中找到其提供的服务：

kubectl get services

输出将类似于以下内容：

OutputNAME                                 TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP    PORT(S)                      AGE
ingress-nginx-controller             LoadBalancer   10.245.211.81   46.101.68.67   80:30704/TCP,443:30700/TCP   7m19s
ingress-nginx-controller-admission   ClusterIP      10.245.50.17    <none>         443/TCP                      7m19s
kubernetes                           ClusterIP      10.245.0.1      <none>         443/TCP                      83m

现在您已经将一个发布部署到了集群中，您可以在其部署期间修改其配置。

步骤 4 — 升级发布

一旦发布部署完成，当您需要更改其配置时，您无需完全拆除并重新部署它。您可以使用 helm upgrade 命令升级发布，使用图表的新版本，或者设置新的设置。

ingress-nginx 图表公开了控制部署的控制器 pod 数量的 controller.replicaCount 变量。默认情况下，它设置为一，您可以通过列出可用的 pod 进行验证：

kubectl get pods

您会发现只有一个：

OutputNAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
ingress-nginx-controller-7fc74cf778-kjtst   1/1     Running   0          12m

如果您想要部署更多以实现冗余（例如，三个），您可以通过运行以下命令 upgrade 发布并将变量设置为 3：

helm upgrade ingress-nginx ingress-nginx/ingress-nginx --set controller.replicaCount=3 --reuse-values

您还传递了 --reuse-values，它指示 Helm 基于已部署的发布来制定您的更改，保留先前的配置。

在输出中，Helm 将增加修订版本以表示发布已升级：

OutputNAME: ingress-nginx
LAST DEPLOYED: Wed Feb 24 12:07:54 2021
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 2
TEST SUITE: None
NOTES:
...

您可以通过运行以下命令列出可用的 pod：

kubectl get pods

您将看到列出了三个 pod，而不是一个：

OutputNAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
ingress-nginx-controller-7fc74cf778-4hk9g   1/1     Running   0          18s
ingress-nginx-controller-7fc74cf778-kjtst   1/1     Running   0          22m
ingress-nginx-controller-7fc74cf778-wz595   1/1     Running   0          18s

接下来您将回滚更改并完全删除发布。

第5步 —— 回滚并删除发布

当您升级一个发布时，其修订号会递增。在内部，Helm 存储所有发布的修订版本，允许您在需要时返回到先前的修订版本。

要将 pod 数量恢复为 1，您可以再次运行helm upgrade并手动设置数量，因为这是一个小改动。然而，当处理具有许多变量的较大图表时，手动回滚是不可行的，应该自动化。

要回滚发布，请使用helm rollback：

helm rollback release_name release_revision

您可以使用它来回滚您对ingress-nginx所做的更改，将其回滚到修订版本1：

helm rollback ingress-nginx 1

您将收到以下输出，指示操作成功：

OutputRollback was a success! Happy Helming!

您可以通过列出发布来检查当前修订版本：

helm list

您会发现修订版本现在是3，而不是1：

OutputNAME            NAMESPACE       REVISION        UPDATED                                 STATUS          CHART                   APP VERSION
ingress-nginx   default         3               2021-02-24 12:43:21.523664768 +0000 UTC deployed        ingress-nginx-3.23.0    0.44.0

Helm 将每个更改，包括回滚，视为对发布的新修订。您可以通过运行检查已部署的 pod 数量来验证修订版本3是否等于第一个修订版本：

kubectl get pods

您会发现只有一个：

OutputNAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
ingress-nginx-controller-7fc74cf778-kjtst   1/1     Running   0          41m

要删除一个发布及其所有修订版本，您可以使用helm delete：

helm delete release_name

由于您不再需要它，通过运行以下命令删除ingress-nginx：

helm delete ingress-nginx

输出将是：

Outputrelease "ingress-nginx" uninstalled

您可以列出发布版本以检查是否没有：

helm list

输出表将不包含任何行：

OutputNAME    NAMESPACE       REVISION        UPDATED STATUS  CHART   APP VERSION

现在已删除发布版本，您可以在未来部署中重用其名称。

第6步 — (可选) 创建自定义图表

在这个可选步骤中，您将学习如何创建自定义图表，放置资源定义的位置以及如何打包以供进一步分发。

您将创建一个名为example-chart的新图表。运行以下命令创建它：

helm create example-chart

这将创建一个名为example-chart的新目录，其中包含以下文件和结构：

example-chart/

charts/
templates/
├─ tests/
│  ├─ test-connection.yaml
├─ deployment.yaml
├─ hpa.yaml
├─ ingress.yaml
├─ NOTES.txt
├─ service.yaml
├─ serviceaccount.yaml
├─ _helpers.tpl
Chart.yaml
values.yaml

您图表将安装在目标集群上的资源定义位于templates目录中。Helm 创建的默认资源定义作为起点部署一个 Nginx Ingress 控制器。即使它们的文件扩展名是 YAML，它们也使用 Go 的模板语法来通过公开的变量进行定制，您可以传递这些变量。您可以通过运行以下命令来验证service.yaml的内容：

cat example-chart/templates/service.yaml

您会发现它具有用双大括号括起来的生成值的模板指令：

Output
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: {{ include "mychart.fullname" . }}
  labels:
    {{- include "mychart.labels" . | nindent 4 }}
spec:
  type: {{ .Values.service.type }}
  ports:
    - port: {{ .Values.service.port }}
      targetPort: http
      protocol: TCP
      name: http
  selector:
    {{- include "mychart.selectorLabels" . | nindent 4 }}

引用的变量暴露给用户并在values.yaml中定义。部署后Helm显示的NOTES文本存储在NOTES.txt中，也是模板化的。图表元数据，如名称、版本和部署软件的版本，都在Chart.yaml中指定：

example-chart/Chart.yaml

apiVersion: v2
name: mychart
description: A Helm chart for Kubernetes

...
type: application

...
version: 0.1.0

...
appVersion: "1.16.0"

要检查Helm将部署的内容，您可以在指向图表目录的helm install中传入--dry-run和--debug：

helm install example-chart --dry-run --debug ./example-chart

输出将很长，并包含所有最终的资源定义，这些资源将被应用到您的集群上。在制作图表时，您可以使用helm upgrade将新版本推送到Kubernetes。

当您要分享完成的图表时，您可以运行以下命令对其进行打包以进行分发：

helm package ./example-chart

输出将是：

OutputSuccessfully packaged chart and saved it to: .../example-chart-0.1.0.tgz

打包的图表可以像从已添加的存储库中添加的图表一样安装：

helm install example-chart example-chart-0.1.0.tgz

在此步骤中，您创建了一个自定义图表并对其进行了部署。您还将其打包，并了解了其结构。

结论

现在您知道如何使用Helm来安装和升级部署到您的Kubernetes集群上的软件。您已经添加了图表存储库，并了解了它们的重要性以及ArtifactHub如何帮助您找到它们。您还创建了一个新的自定义图表，并了解了发布修订版本以及在必要时如何回滚。

欲了解更多有关创建自定义图表的信息，请访问官方指南。

Source:
https://www.digitalocean.com/community/tutorials/how-to-install-software-on-kubernetes-clusters-with-the-helm-3-package-manager