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第五章 Helm

1. Introduction

helm 是 k8s 的一个项目，相当于 Linux 的 yum。在 yum 仓库中，yum 不光要解决包之间的依赖关系，还要提供具体的程序包。helm 仓库里面只有配置清单文件而没有镜像，镜像还是由镜像仓库来提供，如 hub.docker.com、私有仓库。helm 提供了一个应用所需要的所有清单文件。例如一个 nginx，需要一个 deployment 清单文件、一个 service 清单文件、一个 hpa 的清单文件，把这 3 个文件打包到一起就是一个应用的程序包，称之为 Chart。Chart 是一个 helm 程序包，其实质只是一个模板，可以对这个模板进行赋值（value），形成自定义的清单文件。Helm 把 K8s 资源打包到一个 chart 中，而 chart 被保存到 chart 仓库，通过 chart 仓库可用来存储和分享 chart。

1.1 原理

chart：是 Helm 管理的安装包，里面包含需要部署的安装包资源。
config：包含了可以合并到打包的 chart 中的配置信息，用于创建一个可发布的对象。
release：是一个与特定 config 相结合的 chart 的运行实例，一个 chart 可以部署多个 release，即这个 chart 可以被安装多次。
repository：chart 的仓库，用于发布和存储 chart。

1.2 chart 包

每个chart包含下面两部分：

Chart.yaml：描述本chart的基本信息，如名称版本等
values.yaml：chart配置的默认值
templates：存放k8s manifest文件模板的目录，模板使用chart配置的值生成k8s manifest（yaml）文件
charts：本chart需要依赖的其他chart

1.3 Helm2 架构

客户端bin：通过gRPC连接到服务器端Tiller
服务器端Tiller：用来调用k8s api-server

1.4 Helm3 架构

Helm Client ：

本地 chart 开发
管理仓库
管理 release
与 Helm 库建立接口
- 发送安装的chart
- 发送升级或卸载现有发布的请求

Helm Library：提供执行所有 Helm 操作的逻辑。独立的Helm库封装了Helm逻辑以便不同的客户端可以使用它。与K8s Apiserver 交互并提供以下功能：

结合 chart 和 config 来构建 release
将 chart 安装到 K8s 中
与 K8s 交互升级和卸载 chart

Helm3 架构:

flowchart LR
A[Helm Client] <--> B[Helm Library]

Helm3 最明显的变化是删除了 Tiller

1.4 Installation

Helm2

版本: v2.9.1

cd /data
wget http://openstack.oa.com/tshift/helm-v2.9.1-linux-amd64.tar.gz: download Helm client
docker pull docker-registry.tshift-test.oa.com/tiller:v2.9.1: download Helm Tiller
yum install -y socat
tar -zxvf helm-v2.9.1-linux-amd64.tar.gz
mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm: install Helm client
helm init --tiller-image tiller:v2.9.1 --skip-refresh

Helm3 Docker-for-Desktop

wget https://get.helm.sh/helm-v3.4.1-linux-amd64.tar.gz 
tar xvf helm-v3.4.1-linux-amd64.tar.gz
sudo mv linux-amd64/helm /usr/local/bin
rm helm-v3.4.1-linux-amd64.tar.gz
rm -rf linux-amd64
helm version

1.5 Init Repo

helm version
helm repo add stable https://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo add incubator https://mirror.azure.cn/kubernetes/charts-incubator/
helm repo update
helm search repo stable
helm install my-redis stable/redis
helm uninstall my-redis

bitnami维护了许多流行的开源镜像

stable有https://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/镜像

1.6 Repo操作

helm version
helm repo add stable https://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/
helm repo add incubator https://charts.helm.sh/incubator/
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo update
helm search repo stable

stable通道有https://mirror.azure.cn/kubernetes/charts/镜像可以替代

Helm3 最明显的变化是删除了 Tiller

2. 安装Charts

本小节会介绍一些常用Charts的安装方法

可以通过两种方式验证部署的情况

K8S：可以在K8S上运行一个 Pod 作为客户端
本地：可以用kubectl port-forward将MySQL服务转发到本地

注意，许多Charts（例如MySQL等数据库）需要设置PVC/StorageClass，请具体问题具体分析，使用helm inspect all <chart>查看要求

许多本地客户端接入命令会导致kubectl端口转发任务作为后台任务创建。可以用jobs命令列出用户的后台任务，然后使用kill %[n]等命令结束（n为后台任务的编号）

2.1 MariaDB

MariaDB 是和MySQL兼容的关系型数据库

helm install my-mariadb --set global.storageClass=nfs-client bitnami/mariadb
helm uninstall my-mariadb

helm uninstall命令不会释放PVC，需要手动释放。（bitnami/mariadbl）

--set global.storageClass=nfs-client指定了使用nfs-client作为storageClass global.storageClass的默认参数可以通过helm inspect all stable/mysql获得

可以通过kubectl get secret获取密码

export MARIADB_ROOT_PASSWORD=$(kubectl get secret --namespace default my-mariadb -o jsonpath="{.data.mariadb-root-password}" | base64 --decode)
echo $MARIADB_ROOT_PASSWORD

Pod接入

pod接入之前需要先声明一个PVC

kubectl run my-mariadb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image  docker.io/bitnami/mariadb:10.6.7-debian-10-r70 --namespace default --command -- bash
[pod] $ mysql -h my-mariadb -uroot -p
Enter Password:

本地客户端接入

# 转发端口
MARIADB_PORT=3307
kubectl port-forward --namespace default svc/my-mysql 3307:3306

#  在另一终端
MARIADB_PORT=3307
mysql -h 127.0.0.1 -P${MARIADB_PORT} -u root -p${MYSQL_ROOT_PASSWORD}
Enter Password:

验证

MariaDB [(none)]> show databases;

kubectl delete svc --all

2.2 MongoDB

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库

helm install my-mongodb --set persistence.storageClass=nfs-client stable/mongodb
helm uninstall my-mongodb

获取密码

export MONGODB_ROOT_PASSWORD=$(kubectl get secret --namespace default my-mongodb -o jsonpath="{.data.mongodb-root-password}" | base64 --decode)

Pod接入

kubectl run --namespace default my-mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.2.4-debian-10-r0 --command -- mongo admin --host my-mongodb --authenticationDatabase admin -u root -p $MONGODB_ROOT_PASSWORD

本地客户端接入

kubectl port-forward --namespace default svc/my-mongodb 27017:27017 & mongo --host 127.0.0.1 --authenticationDatabase admin -p $MONGODB_ROOT_PASSWORD

验证

show dbs
use ice6413p # 创建db
db # 显示当前db
db.ice6413p.insert({"name":"ice6413p"}) # 插入一条数据
show dbs # 应该会多出一个ice6413p
db.dropDatabase() # 删除db

2.3 Redis

Redis 是一个key-value 存储系统，是跨平台的非关系型数据库

helm install my-redis --set slave.persistence.storageClass=nfs-client,master.persistence.storageClass=nfs-client stable/redis
helm uninstall my-redis

helm uninstall命令不会释放PVC，需要手动释放。（stable/redis）

获取密码

export REDIS_PASSWORD=$(kubectl get secret --namespace default my-redis -o jsonpath="{.data.redis-password}" | base64 --decode) 
echo $REDIS_PASSWORD

Pod接入

kubectl run --namespace default my-redis-client --rm --tty -i --restart='Never' --env REDIS_PASSWORD=$REDIS_PASSWORD --image docker.io/bitnami/redis:5.0.7-debian-10-r32 -- bash
[pod] $ redis-cli -h my-redis-master -a $REDIS_PASSWORD # read/write operation
[pod] $ redis-cli -h my-redis-slave -a $REDIS_PASSWORD # read-only operation

本地客户端接入

kubectl port-forward --namespace default svc/my-redis-master 6379:6379 & 
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a $REDIS_PASSWORD

验证

set aaa "xxx"
get aaa

kubectl delete svc --all

2.4 RabbitMQ

RabbitMQ是实现了高级消息队列协议（AMQP）的开源消息代理软件

helm install my-rabbitmq --set persistence.storageClass=nfs-client stable/rabbitmq
helm uninstall my-rabbitmq

helm uninstall命令不会释放PVC，需要手动释放。（stable/rabbitmq）

获取凭据

export RABBITMQ_USERNAME="user"
export RABBITMQ_PASSWORD=$(kubectl get secret --namespace default my-rabbitmq -o jsonpath="{.data.rabbitmq-password}" | base64 --decode)
export RABBITMQ_COOKIE=$(kubectl get secret --namespace default my-rabbitmq -o jsonpath="{.data.rabbitmq-erlang-cookie}" | base64 --decode)

本地客户端接入"

# AMQP
kubectl port-forward --namespace default svc/my-rabbitmq 5672:5672 & echo "URL: amqp://127.0.0.1:5672/"

# Management Interface
kubectl port-forward --namespace default svc/my-rabbitmq 15672:15672 &
echo "URL: http://127.0.0.1:15672/"

上述的命令会导致端口转发任务作为后台任务创建

kubectl delete svc --all

2.5 Kafka

Kafka 是一种分布式的，基于发布 / 订阅的消息系统。主要设计目标如下：以时间复杂度为 O(1) 的方式提供消息持久化能力

Kafka 不需要持久化

helm install my-kafka stable/kafka-manager
helm uninstall my-kafka

本地客户端接入

export POD_NAME=$(kubectl get pods --namespace default -l "app=kafka-manager,release=my-kafka" -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}")
kubectl port-forward $POD_NAME 8080:9000

访问http://127.0.0.1:8080/

2.6 ElasticSearch

Elasticsearch 是一个分布式、RESTful 风格的搜索和数据分析引擎，能够解决不断涌现出的各种用例

helm install my-es --set global.storageClass=nfs-client bitnami/elasticsearch
helm uninstall my-es

根据这里和这里，ElasticSearch需要执行sysctl -w vm.max_map_count=262144 && sysctl -w fs.file-max=65536修改内核设置

本地客户端接入

export POD_NAME=$(kubectl get pods --namespace default -l "app.kubernetes.io/instance=my-es,app.kubernetes.io/component=master" -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}")
kubectl port-forward --namespace default $POD_NAME 9200:9200

执行curl http://127.0.0.1:9200/

3. Custom Charts

可以自定义Charts。以下是一些常见的命令

3.1 Release

helm create hello-svc: 创建 Helm package
helm install --dry-run --debug ./：验证模板和配置
helm install ./：启动本chart的release
helm list：列出 release
helm delete [release] 删除特定的 release

3.2 Custom Charts

举例说明

[node] $ docker pull nginx # Selective
helm create hello-helm
helm install hello-nginx ./hello-helm
export POD_NAME=$(kubectl get pods --namespace default -l "app.kubernetes.io/name=hello-helm" -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}")
kubectl port-forward $POD_NAME 8080:80
helm uninstall hello-nginx

访问 http://127.0.0.1:8080 来使用应用

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第五章 Helm

1. Introduction

1.1 原理

1.2 chart 包

1.3 Helm2 架构

1.4 Helm3 架构

1.4 Installation

Helm2

Helm3 Docker-for-Desktop

1.5 Init Repo

1.6 Repo操作

2. 安装Charts

2.1 MariaDB

Pod接入

本地客户端接入

2.2 MongoDB

2.3 Redis

2.4 RabbitMQ

2.5 Kafka

2.6 ElasticSearch

3. Custom Charts

3.1 Release

3.2 Custom Charts

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1.2 chart 包

1.3 Helm2 架构

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1.5 Init Repo

1.6 Repo操作

2. 安装Charts

2.1 MariaDB

Pod接入

本地客户端接入

2.2 MongoDB

2.3 Redis

2.4 RabbitMQ

2.5 Kafka

2.6 ElasticSearch

3. Custom Charts

3.1 Release

3.2 Custom Charts