Helm 使用

Helm 是一个 k8s 应用的包管理工具,类似于 Ubuntu 的 APT 和 CentOS 中的 YUM。

Helm 使用 chart 来封装 k8s 应用的 yaml 文件,我们只需要设置自己的参数,就可以实现自动化的快速部署应用。

Helm 通过打包的方式,支持发布的版本管理和控制,很大程度上简化了 k8s 应用的部署和管理。

Helm 有一个跟 docker Hub 类似的应用中心(https://artifacthub.io/),我们可以在里面找到我们需要部署的应用。

helm 概述

Helm 是一个流行的 k8s 包管理工具,它用于简化在 k8s 上部署、管理和扩展应用程序的过程。Helm 允许用户定义可重复使用的 k8s 部署模板,称为 “charts”,并使用这些 charts 来创建、配置和管理 k8s 中的应用程序。

Helm 由两个核心组件组成:

  1. Helm Client(helm):这是与用户交互的命令行工具。用户可以使用 Helm Client 来搜索、安装、升级和删除 charts,并管理 Helm Repositories(存储 charts 的位置)。

  2. Tiller(已弃用):在 Helm 2.x 版本中,Tiller 是 Helm 的服务端组件,负责将 charts 渲染为 k8s 资源对象,并将它们部署到 k8s 集群中。然而,在 Helm 3.x 版本中,Tiller 已被移除,取而代之的是直接通过 Helm Client 与 k8s API 交互。

Helm 的主要优势在于它提供了模板化的部署方式,使得应用程序的部署过程更加可重复和可管理。通过使用 Helm,您可以轻松地创建自定义的 charts,并轻松地在不同的环境中部署和管理应用程序,从而提高了开发人员和运维人员的效率。

helm 优点

Helm 在 k8s 中具有许多优点,以下是其中一些主要优点:

  • 简化部署和管理:Helm 允许用户将应用程序打包为可重复使用的 charts,简化了应用程序的部署和管理过程。通过使用 Helm,用户可以轻松地创建、安装、升级和删除应用程序,而无需手动处理底层的 k8s 资源对象。
  • 可重用的部署模板:Helm Charts 是可重用的部署模板,可以定义应用程序的整个部署配置,包括容器、服务、配置文件、存储卷等。这样,用户可以通过 Charts 快速创建和部署应用程序,减少了编写和维护大量 YAML 文件的工作量。
  • 版本控制和回滚:Helm 具备版本控制功能,可以管理不同版本的 Charts 和应用程序。这使得用户可以轻松地进行升级、回滚和管理应用程序的不同版本,提高了应用程序的可控性和可靠性。
  • 社区支持和生态系统:Helm 是一个开源项目,有一个活跃的社区支持和贡献。Helm 社区维护了一个官方的 Charts 仓库,其中包含了大量常用的应用程序 Charts,用户可以直接使用这些 Charts 来部署和管理应用程序。此外,还有许多第三方 Charts 仓库可供选择,扩展了 Helm 的功能和应用场景。
  • 可扩展性和灵活性:Helm 具有良好的扩展性和灵活性,用户可以根据自己的需求定制 Charts 和插件,以满足特定的部署和管理需求。用户可以根据需要配置应用程序的各种参数和选项,以适应不同的环境和场景。

总的来说,Helm 提供了简化和标准化 k8s 应用程序部署和管理的解决方案,使得用户能够更高效地进行应用程序的开发、部署和运维工作。

安装 helm

安装地址:https://helm.sh/zh/docs/intro/install/

# 国内下载不了
curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

我们手动下载安装包

wget https://get.helm.sh/helm-v3.10.0-linux-amd64.tar.gz
[root@k8s-master home]# ll
total 14196
-rw-r--r-- 1 root root 14530566 Mar 27 04:05 helm-v3.10.0-linux-amd64.tar.gz
drwxr-xr-x 2 root root     4096 Mar 27 02:31 k8s

下载完成后,解压

# 解压压缩包
[root@k8s-master home]# tar -zxvf helm-v3.10.0-linux-amd64.tar.gz
linux-amd64/
linux-amd64/helm
linux-amd64/LICENSE
linux-amd64/README.md
[root@k8s-master home]# cd linux-amd64/
[root@k8s-master linux-amd64]# ll
total 43992
-rwxr-xr-x 1 3434 3434 45031424 Sep 22  2022 helm
-rw-r--r-- 1 3434 3434    11373 Sep 22  2022 LICENSE
-rw-r--r-- 1 3434 3434     3367 Sep 22  2022 README.md
# 在解压目中找到helm程序,移动到需要的目录中
[root@k8s-master linux-amd64]# mv helm /usr/local/bin
# 出现以下版本信息代表安装成功
[root@k8s-master linux-amd64]# helm version
version.BuildInfo{Version:"v3.10.0", GitCommit:"ce66412a723e4d89555dc67217607c6579ffcb21", GitTreeState:"clean", GoVersion:"go1.18.6"}

添加一个稳定仓库

# 添加稳定仓库
[root@k8s-master linux-amd64]# helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
"bitnami" has been added to your repositories
# 验证仓库是否添加完成
[root@k8s-master linux-amd64]# helm repo list
NAME   	URL                               
bitnami	https://charts.bitnami.com/bitnami

三大概念

Chart 代表着 Helm 包。

  • 它包含运行应用程序需要的所有资源定义和依赖,相当于模版。
  • 类似于 maven 中的 pom.xml、Apt中的 dpkb 或 Yum 中的 RPM

Repository(仓库)用来存放和共享 charts。

  • 不用的应用放在不同的仓库中。

Release 是运行 chart 的实例。

一个 chart 通常可以在同一个集群中安装多次。

每一次安装都会创建一个新的 release,release name 不能重复。

下载一个 mysql 来启动

helm 的仓库中心:https://artifacthub.io/,相当于 docker hub

进入这个页面搜索 mysql,里面有下载的命令以及配置参数的详细信息

下载命令:容器名为my-mysql

helm install my-mysql bitnami/mysql

参数:

  • --set:后面跟 key=value 的格式,用于配置使用容器的一些参数,key 在页面中有详细介绍
  • --version:指定容器的 charts 的版本,默认是最新版

接下来我们下载一个 mysql 玩玩:

helm install my-mysql --set-string auth.rootPassword="123456" bitnami/mysql
[root@k8s-master linux-amd64]# helm install my-mysql --set-string auth.rootPassword="123456" bitnami/mysql
NAME: my-mysql
LAST DEPLOYED: Wed Mar 27 04:24:17 2024
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
CHART NAME: mysql
CHART VERSION: 10.1.0
APP VERSION: 8.0.36

# helm安装项目之后,它会帮我们生成一个详细的使用文档
** Please be patient while the chart is being deployed **

Tip:

  Watch the deployment status using the command: kubectl get pods -w --namespace default

# 在k8s网络中如何访问该服务
Services:

  echo Primary: my-mysql.default.svc.cluster.local:3306

Execute the following to get the administrator credentials:

  echo Username: root
  MYSQL_ROOT_PASSWORD=$(kubectl get secret --namespace default my-mysql -o jsonpath="{.data.mysql-root-password}" | base64 -d)

# 连接到数据库的方式
To connect to your database:

  1. Run a pod that you can use as a client:

      kubectl run my-mysql-client --rm --tty -i --restart='Never' --image  docker.io/bitnami/mysql:8.0.36-debian-12-r8 --namespace default --env MYSQL_ROOT_PASSWORD=$MYSQL_ROOT_PASSWORD --command -- bash

  2. To connect to primary service (read/write):

      mysql -h my-mysql.default.svc.cluster.local -uroot -p"$MYSQL_ROOT_PASSWORD"

WARNING: There are "resources" sections in the chart not set. Using "resourcesPreset" is not recommended for production. For production installations, please set the following values according to your workload needs:
  - primary.resources
  - secondary.resources
+info https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/manage-resources-containers/

它的本质是在我们的 k8s 集群上启动了一个 pod

[root@k8s-master ~]# kubectl get pod
NAME         READY   STATUS    RESTARTS            AGE
my-mysql-1   1/1     Running   0                   3m14s # stafulset类型的,可以部署有状态应用。
# **Release** 是运行 chart 的实例。
[root@k8s-master ~]# helm ls
NAME    	NAMESPACE	REVISION	UPDATED                                	STATUS  	CHART       	APP
my-mysql	default  	1       	2024-3-27 13:38:53.228239944 +0800 CST	deployed	mysql-10.1.0	8.0.36     

探究 helm

[root@k8s-master k8s]# helm create hello-world
Creating hello-world
[root@k8s-master k8s]# cd hello-world/
[root@k8s-master hello-world]# ll
total 16
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Mar 27 04:44 charts			# 当前我们创建的这个charts是否依赖与其他的charts,如果有就在这里面
-rw-r--r-- 1 root root 1147 Mar 27 04:44 Chart.yaml		# charts信息
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Mar 27 04:44 templates		# k8s 资源文件, 模版 {{ 插值 }}
-rw-r--r-- 1 root root 1878 Mar 27 04:44 values.yaml	# 具体的值
[root@k8s-master hello-world]# cd templates/
[root@k8s-master templates]# ll
total 32
-rw-r--r-- 1 root root 1856 Mar 27 04:44 deployment.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 1822 Mar 27 04:44 _helpers.tpl
-rw-r--r-- 1 root root  928 Mar 27 04:44 hpa.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 2087 Mar 27 04:44 ingress.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 1763 Mar 27 04:44 NOTES.txt
-rw-r--r-- 1 root root  328 Mar 27 04:44 serviceaccount.yaml
-rw-r--r-- 1 root root  373 Mar 27 04:44 service.yaml
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Mar 27 04:44 tests

本质里面就是一堆 k8s 的资源文件,helm 启动这个 charts,相当于帮我们执行了 apply -f

我们可以检测这个 chart 是否有问题

helm lint charts目录
# 检测 charts 包是否有问题
[root@k8s-master ~]# helm lint ./hello-world/
==> Linting ./hello-world/
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended

1 chart(s) linted, 0 chart(s) failed

这样就是没有问题

helm template charts包名

这个命令非常有用,可以方便地查看 Charts 的最终生成结果

[root@k8s-master k8s]# helm template hello-world/
---
# Source: hello-world/templates/serviceaccount.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: release-name-hello-world
  labels:
    helm.sh/chart: hello-world-0.1.0
    app.kubernetes.io/name: hello-world
    app.kubernetes.io/instance: release-name
    app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
---
# Source: hello-world/templates/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: release-name-hello-world
  labels:
    helm.sh/chart: hello-world-0.1.0
    app.kubernetes.io/name: hello-world
    app.kubernetes.io/instance: release-name
    app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80
      targetPort: http
      protocol: TCP
      name: http
  selector:
    app.kubernetes.io/name: hello-world
    app.kubernetes.io/instance: release-name
---
# Source: hello-world/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: release-name-hello-world
  labels:
    helm.sh/chart: hello-world-0.1.0
    app.kubernetes.io/name: hello-world
    app.kubernetes.io/instance: release-name
    app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: hello-world
      app.kubernetes.io/instance: release-name
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: hello-world
        app.kubernetes.io/instance: release-name
    spec:
      serviceAccountName: release-name-hello-world
      securityContext:
        {}
      containers:
        - name: hello-world
          securityContext:
            {}
          image: "nginx:1.16.0"
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
              protocol: TCP
          livenessProbe:
            httpGet:
              path: /
              port: http
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /
              port: http
          resources:
            {}
---
# Source: hello-world/templates/tests/test-connection.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: "release-name-hello-world-test-connection"
  labels:
    helm.sh/chart: hello-world-0.1.0
    app.kubernetes.io/name: hello-world
    app.kubernetes.io/instance: release-name
    app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
  annotations:
    "helm.sh/hook": test
spec:
  containers:
    - name: wget
      image: busybox
      command: ['wget']
      args: ['release-name-hello-world:80']
  restartPolicy: Never
[root@k8s-master k8s]# helm install helloworld hello-world/
NAME: helloworld
LAST DEPLOYED: Wed Mar 27 04:56:06 2024
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
NOTES:
1. Get the application URL by running these commands:
  export POD_NAME=$(kubectl get pods --namespace default -l "app.kubernetes.io/name=hello-world,app.kubernetes.io/instance=helloworld" -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}")
  export CONTAINER_PORT=$(kubectl get pod --namespace default $POD_NAME -o jsonpath="{.spec.containers[0].ports[0].containerPort}")
  echo "Visit http://127.0.0.1:8080 to use your application"
  kubectl --namespace default port-forward $POD_NAME 8080:$CONTAINER_PORT

可以直接通过仓库找到 charts 来安装!

也可以自己编写 charts 包来安装!git 下载 charts

helm 部署 mysql 主从复制集群

https://artifacthub.io/packages/helm/bitnami/mysql

安装过程中有两种方式传递配置数据:

  • -f (或--values):使用 yaml 文件覆盖默认配置。可以指定多次,优先使用最右边的文件。
  • --set:通过命令行的方式对指定项进行覆盖。
auth:
  rootPassword: "123456"

primary:
  persistence:
    size: 2Gi
    enabled: true

secondary:
  replicaCount: 2
  persistence:
    size: 2Gi
    enabled: true

architecture: replication

如果同时使用两种方式,则 --set中的值会被合并到 -f中,但是 --set中的值优先级更高。

主从复制原理:

通过部署无头服务(Headless Service)将写操作指向固定的数据库。

部署一个 Service 用来做读操作的负载均衡。

数据库之间通过同步程序保持数据一致。

k8s入门到实战(十四)—— Helm详细介绍及使用-LMLPHP

初始化容器(Init Containers)是一种特殊容器,它在 Pod 内的应用容器启动之前运行。

初始化容器未执行完毕或以错误状态退出,Pod 内的应用容器不会启动。

初始化容器需要在 initContainers 中定义,与 containers 同级。

基于上面的特性,初始化容器通常用于

  • 生成配置文件
  • 执行初始化命令或脚本
  • 执行健康检查(检查依赖的服务是否处于 Ready 或健康 Health 的状态)

这里有两个初始化容器。

  • init-mysql为 MySQL 实例分配server-id,并将mysql-0的配置文件设置为primary.cnf,其他副本设置为replica.cnf
  • clone-mysql从前一个Pod中获取备份的数据文件放到自己的数据目录下

k8s入门到实战(十四)—— Helm详细介绍及使用-LMLPHP

Pod 中运行了2个容器,MySQL 容器和一个充当辅助工具的 xtrabackup 容器,我们称之为边车(sidecar)。

Xtrabackup 是一个开源的 MySQL 备份工具,支持在线热备份(备份时不影响数据读写),是目前各个云厂商普遍使用的 MySQL 备份工具。

k8s入门到实战(十四)—— Helm详细介绍及使用-LMLPHP

sidecar容器负责将备份的数据文件发送给下一个Pod,并在副本服务器初次启动时,使用数据文件完成数据的导入。

MySQL 使用bin-log同步数据,但是,当数据库运行一段时间后,产生了一些数据,这时候如果我们进行扩容,创建了一个新的副本,有可能追溯不到bin-log的源头(可能被手动清理或者过期自动删除),因此需要将现有的数据导入到副本之后,再开启数据同步,sidecar只负责数据库初次启动时完成历史数据导入,后续的数据 MySQL 会自动同步。

补充:端口转发,临时暴露服务

[root@k8s-master ~]# kubectl get all
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS            AGE
pod/my-db-mysql-primary-0     1/1     Running   0                   15m
pod/my-db-mysql-secondary-0   1/1     Running   0                   15m
pod/my-db-mysql-secondary-1   1/1     Running   0                   13m
pod/nginx                     1/1     Running   1 (<invalid> ago)   91m

NAME                                     TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
service/kubernetes                       ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    4d17h
service/my-db-mysql-primary              ClusterIP   10.96.140.100   <none>        3306/TCP   15m
service/my-db-mysql-primary-headless     ClusterIP   None            <none>        3306/TCP   15m
service/my-db-mysql-secondary            ClusterIP   10.96.64.24     <none>        3306/TCP   15m
service/my-db-mysql-secondary-headless   ClusterIP   None            <none>        3306/TCP   15m

NAME                                     READY   AGE
statefulset.apps/my-db-mysql-primary     1/1     15m
statefulset.apps/my-db-mysql-secondary   2/2     15m
[root@k8s-master ~]# kubectl port-forward pods/my-db-mysql-primary-0 --address=192.168.0.111 33060:3306
Forwarding from 192.168.0.111:33060 -> 3306
Handling connection for 33060
Handling connection for 33060

这个命令是前台命令,退出后,端口转发就失效了。常用来做测试。

04-03 00:31