是时候使用Helm了:Helm, Kubernetes的包管理工具

目前我们的一个产品共有4套环境:dev环境、test环境、staging环境、production环境。 其中dev, test, staging环境在一个Kubernetes集群上以不同namespace部署,production环境部署在另一个Kubernetes集群上。这个产品总共有14个微服务组成,对应gitlab中14个代码库,Kubernetes的deployment yaml文件也保存在代码库,为每个服务的每套环境以环境名创建了一个目录,里面是yaml文件,yaml文件的内容使用sed实现了简单的模板功能。14个服务*4套环境总共56个yaml文件,比较原始。

最近需要新起另外的一套测试环境这里称它为test2吧,需要在第一个Kubernetes集群上创建新的namespace,要维护的yaml文件马上也要增加到70个,有点噩梦的感觉了。 因此我们需要一个模板工具来管理这些yaml文件。早就知道helm这个东西,但为了保持简单,一直遵循着最少引入新东西的原则,那么现在是时候使用Helm了吧?

1.Helm的基本概念

Helm是Kubernetes的一个包管理工具,用来简化Kubernetes应用的部署和管理。可以把Helm比作CentOS的yum工具。 Helm有如下几个基本概念:

  • Chart: 是Helm管理的安装包,里面包含需要部署的安装包资源。可以把Chart比作CentOS yum使用的rpm文件。每个Chart包含下面两部分:
  • 包的基本描述文件Chart.yaml
  • 放在templates目录中的一个或多个Kubernetes manifest文件模板
  • Release:是chart的部署实例,一个chart在一个Kubernetes集群上可以有多个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

使用Helm可以完成以下事情:

  • 管理Kubernetes manifest files
  • 管理Helm安装包charts
  • 基于chart的Kubernetes应用分发

2.Helm的组成

Helm由两部分组成,客户端helm和服务端tiller。

  • tiller运行在Kubernetes集群上,管理chart安装的release
  • helm是一个命令行工具,可在本地运行,一般运行在CI/CD Server上。

以下是摘自Helm – Application deployment management for Kubernetes的一张Helm的架构图,一图胜千言了。

3.Helm的安装

我们将在Kubernetes 1.8上安装Helm。

3.1 客户端helm和服务端tiller

首先从这里下载Helm的二进制文件. 这里下载的是helm 2.7.2,解压缩后将可执行文件helm拷贝到/usr/local/bin下。这样客户端helm就在这台机器上安装完成了。

此时运行helm version可以打印出客户端helm的版本,同时会提示无法连接到服务端Tiller。

helm version
Client: &version.Version{SemVer:"v2.7.2", GitCommit:"8478fb4fc723885b155c924d1c8c410b7a9444e6", GitTreeState:"clean"}
Error: cannot connect to Tiller

为了安装服务端tiller,还需要在这台机器上配置好kubectl工具和kubeconfig文件,确保kubectl工具可以在这台机器上访问apiserver且正常使用。

kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE              ERROR
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok
etcd-4               Healthy   {"health": "true"}
etcd-0               Healthy   {"health": "true"}
etcd-2               Healthy   {"health": "true"}
etcd-3               Healthy   {"health": "true"}
etcd-1               Healthy   {"health": "true"}

使用helm在k8s上部署tiller:

helm init --service-account tiller --skip-refresh
Creating /root/.helm
Creating /root/.helm/repository
Creating /root/.helm/repository/cache
Creating /root/.helm/repository/local
Creating /root/.helm/plugins
Creating /root/.helm/starters
Creating /root/.helm/cache/archive
Creating /root/.helm/repository/repositories.yaml
Adding stable repo with URL: https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com
Adding local repo with URL: http://127.0.0.1:8879/charts
$HELM_HOME has been configured at /root/.helm.

注意由于某些原因需要网络可以访问gcr.io和kubernetes-charts.storage.googleapis.com,如果无法访问可以通过helm init –service-account tiller –tiller-image <your-docker-registry>/tiller:2.7.2 –skip-refresh使用私有镜像仓库中的tiller镜像

tiller默认被部署在k8s集群中的kube-system这个namespace下。

kubectl get pod -n kube-system -l app=helm
NAME                             READY     STATUS    RESTARTS   AGE
tiller-deploy-587df449fb-c6tzp   1/1       Running   0          9m

再次helm version可以打印客户端和服务端的版本:

helm version
Client: &version.Version{SemVer:"v2.7.2", GitCommit:"8478fb4fc723885b155c924d1c8c410b7a9444e6", GitTreeState:"clean"}
Server: &version.Version{SemVer:"v2.7.2", GitCommit:"8478fb4fc723885b155c924d1c8c410b7a9444e6", GitTreeState:"clean"}

3.2 Kubernetes RBAC配置

因为我们将tiller部署在Kubernetes 1.8上,Kubernetes APIServer开启了RBAC访问控制,所以我们需要创建tiller使用的service account: tiller并分配合适的角色给它。 详细内容可以查看helm文档中的Role-based Access Control。 这里简单起见直接分配cluster-admin这个集群内置的ClusterRole给它。

创建rbac-config.yaml文件:

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: tiller
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: tiller
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: tiller
    namespace: kube-system
kubectl create -f rbac-config.yaml
serviceaccount "tiller" created
clusterrolebinding "tiller" created

4.Helm的基本使用

已经安装helm的客户端helm和服务端tiller,下面要熟悉如何使用helm管理Kubernetes集群的安装包。

更新chart repo:

helm repo update

实际上如果helm所在的机器访问不了google的话,会报错,因为访问不了 “stable” chart repository (https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com)

4.1 创建一个chart

下面我们开始尝试创建一个chart,这个chart用来部署一个简单的服务。

helm create hello-svc
Creating hello-svc

tree hello-svc/
hello-svc/
├── charts
├── Chart.yaml
├── templates
│   ├── deployment.yaml
│   ├── _helpers.tpl
│   ├── ingress.yaml
│   ├── NOTES.txt
│   └── service.yaml
└── values.yaml

2 directories, 7 files

先熟悉一下hello-svc这个chart中目录和文件内容:

  • charts目录中是本chart依赖的chart,当前是空的
  • Chart.yaml这个yaml文件用于描述Chart的基本信息,如名称版本等
      cat Chart.yaml
      apiVersion: v1
      description: A Helm chart for Kubernetes
      name: hello-svc
      version: 0.1.0
    
  • templates是Kubernetes manifest文件模板目录,模板使用chart配置的值生成Kubernetes manifest文件。模板文件使用的Go语言模板语法
  • templates/NOTES.txt 纯文本文件,可在其中填写chart的使用说明
  • value.yaml 是chart配置的默认值

通过查看deployment.yaml和value.yaml,大概知道这个chart默认安装就是在Kubernetes部署一个nginx服务。

更多Chart的内容可以查看Chart官方文档

4.2 对chart的模板和配置进行测试

使用helm在Kubernetes上安装chart时,实际上是将chart的模板生成Kubernetes使用的manifest yaml文件。 在编写chart的过程中可以chart目录下使用helm install –dry-run –debug ./来验证模板和配置。

helm install --dry-run --debug ./
[debug] Created tunnel using local port: '22635'

[debug] SERVER: "127.0.0.1:22635"

[debug] Original chart version: ""
[debug] CHART PATH: /root/helm/hello-svc

NAME:   foolish-zebra
REVISION: 1
......输出基于配置值和模板生成的yaml文件

4.3 在Kubernetes上安装chart

在hello-svc这个chart目录下执行:

helm install ./

NAME:   wishful-squid
LAST DEPLOYED: Thu Dec 21 22:04:19 2017
NAMESPACE: default
STATUS: DEPLOYED

RESOURCES:
==> v1/Service
NAME                     TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP  PORT(S)  AGE
wishful-squid-hello-svc  ClusterIP  10.111.223.243  <none>       80/TCP   0s

==> v1beta1/Deployment
NAME                     DESIRED  CURRENT  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
wishful-squid-hello-svc  1        0        0           0          0s

==> v1/Pod(related)
NAME                                      READY  STATUS   RESTARTS  AGE
wishful-squid-hello-svc-6bbb59dfb6-smvz5  0/1    Pending  0         0s


NOTES:
1. Get the application URL by running these commands:
  export POD_NAME=$(kubectl get pods --namespace default -l "app=hello-svc,release=wishful-squid" -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}")
  echo "Visit http://127.0.0.1:8080 to use your application"
  kubectl port-forward $POD_NAME 8080:80

查看release:

helm list
NAME            REVISION        UPDATED                         STATUS          CHART           NAMESPACE
wishful-squid   1               Thu Dec 21 22:04:19 2017        DEPLOYED        hello-svc-0.1.0 default

删除release:

helm delete wishful-squid
release "wishful-squid" deleted

4.4 chart的分发

打包:

helm package ./

tree
.
├── charts
├── Chart.yaml
├── hello-svc-0.1.0.tgz
├── templates
│   ├── deployment.yaml
│   ├── _helpers.tpl
│   ├── ingress.yaml
│   ├── NOTES.txt
│   └── service.yaml
└── values.yaml

参考

K8S中文社区微信公众号