简化kubernetes应用部署工具之Helm应用部署

介绍

微服务和容器化给复杂应用部署与管理带来了极大的挑战。Helm是目前Kubernetes服务编排领域的唯一开源子项目，做为Kubernetes应用的一个包管理工具，可理解为Kubernetes的apt-get / yum，由Deis 公司发起，该公司已经被微软收购。Helm通过软件打包的形式，支持发布的版本管理和控制，很大程度上简化了Kubernetes应用部署和管理的复杂性。

随着业务容器化与向微服务架构转变，通过分解巨大的单体应用为多个服务的方式，分解了单体应用的复杂性，使每个微服务都可以独立部署和扩展，实现了敏捷开发和快速迭代和部署。但任何事情都有两面性，虽然微服务给我们带来了很多便利，但由于应用被拆分成多个组件，导致服务数量大幅增加，对于Kubernetest编排来说，每个组件有自己的资源文件，并且可以独立的部署与伸缩，这给采用Kubernetes做应用编排带来了诸多挑战：

管理、编辑与更新大量的K8s配置文件
部署一个含有大量配置文件的复杂K8s应用
分享和复用K8s配置和应用
参数化配置模板支持多个环境
管理应用的发布：回滚、diff和查看发布历史
控制一个部署周期中的某一些环节
发布后的验证

而采用Helm，可以轻松的解决上面的问题。

Helm把Kubernetes资源(比如deployments、services或 ingress等) 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。Helm使发布可配置，支持发布应用配置的版本管理，简化了Kubernetes部署应用的版本控制、打包、发布、删除、更新等操作。

本文的目标是展示Helm的一次发布的生命周期，包含了chart创建、更新、回滚、删除等，另外会展示helm的强大版本管理功能。

部署kubenetes应用

获取chart

获取版本为0.2.8的mysql并解压缩包：

$ helm fetch stable/mysql --version 0.2. --untar

$ ls mysql/

Chart.yaml README.md templates values.yaml

利用helm lint命令检查下载的chart是否存在问题：

$ helm lint mysql

==> Linting mysql

Lint OK

 chart(s) linted, no failures

创建chart

利用helm create mychart命令创建一个mychart目录：

$ helm create mychart

Creating mychart

生成的mychart的文件结构如下：

mychart/

|-- charts

|-- Chart.yaml

|-- templates

|   |-- deployment.yaml

|   |-- _helpers.tpl

|   |-- ingress.yaml

|   |-- NOTES.txt

|   `-- service.yaml

`-- values.yaml

 directories,  files

生成chart目录里有Chart.yaml, values.yaml 与 NOTES.txt等文件，下面分别对chart中几个重要文件解释：
Chart.yaml 包含了chart的meta

data，描述了Chart名称、描述信息与版本。
values.yaml：存储了模板文件变量。
templates/：记录了全部模板文件。
charts/：依赖chart存储路径。
NOTES.txt：给出了部署后的信息，例如如何使用chart、列出默认的设置等等。

chart安装有以下几种方式：

指定chart: helm install stable/mariadb
指定打包的chart: helm install ./nginx-1.2.3.tgz
指定打包目录: helm install ./nginx
指定chart包URL: helm install https://example.com/charts/nginx-1.2.3.tgz

覆盖chart中的默认值，通过指定配置文件方式：

helm install -f myvalues.yaml ./redis

或者通过–set key=value形式：

$ helm install --set name=prod ./redis

安装release名称为mysql例子如下，请注意NOTES中对Mysql的使用说明：

$ helm install -n mysql -f mysql/values.yaml --set resources.requests.memory=512Mi mysql

NAME: mysql

LAST DEPLOYED: Thu Sep  ::

NAMESPACE: default

STATUS: DEPLOYED

RESOURCES:

==> v1beta1/Deployment

NAME DESIRED CURRENT UP-TO-DATE AVAILABLE AGE

mysql-mysql     0s

==> v1/Secret

NAME TYPE DATA AGE

mysql-mysql Opaque  0s

==> v1/ConfigMap

NAME DATA AGE

mysql-configmap  0s

==> v1/PersistentVolumeClaim

NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESSMODES STORAGECLASS AGE

mysql-mysql Pending 0s

==> v1/Service

NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE

mysql-mysql 10.98.221.43 <none> /TCP 0s

NOTES:

MySQL can be accessed via port  on the following DNS name from within your cluster:

mysql-mysql.default.svc.cluster.local

To get your root password run:

kubectl get secret --namespace default mysql-mysql -o jsonpath="{.data.mysql-root-password}" | base64 --decode; echo

To connect to your database:

Run an Ubuntu pod that you can use as a client:

kubectl run -i --tty ubuntu --image=ubuntu:16.04 --restart=Never -- bash -il

Install the mysql client:

$ apt-get update && apt-get install mysql-client -y

Connect using the mysql cli, then provide your password:

$ mysql -h mysql-mysql -p

通过helm status查看release状态：

$ helm status mysql

LAST DEPLOYED: Tue Sep  ::

NAMESPACE: default

STATUS: DEPLOYED

或通过helm list -a查看全部的release，tag “-a”是查看全部的release，包括已部署、部署失败、正在删除、已删除release等。

$ helm list -a

$ helm list -a | grep mysqlmysql           1       Tue Sep 12 07:31:49 2017 DEPLOYED mysql-0.2.8         default

更新release

Helm使用helm upgrade更新已安装的release：

$ helm upgrade mysql -f mysql/values.yaml --set resources.requests.memory=1024Mi mysql

查看指定release的历史部署版本信息：

$ helm hist  mysql

REVISION    UPDATED                        STATUS           CHART          DESCRIPTION

           Tue Sep  ::        SUPERSEDED       mysql-0.2.    Install complete

           Tue Sep  ::        DEPLOYED         mysql-0.2.    Upgrade complete

查看指定release的历史版本部署时部分配置信息，以resources.requests.memory为例，符合查看部署符合预期：即第一次部署resources.requests.memory设置为512Mi，第二次的升级resources.requests.memory设置为1024Mi：

$ helm get --revision  mysql

resources:

requests:

cpu: 100m

memory: 512Mi

$ helm get --revision  mysql

resources:

requests:

cpu: 100m

memory: 1024Mi

版本回滚

回滚到第一次的版本：

helm rollback --debug mysql

[debug] Created tunnel using local port: ''

[debug] SERVER: "localhost:60303"

Rollback was a success! Happy Helming!

查看mysql release的版本信息，当前已经回滚到REVISION为1的版本：

$ helm hist mysql

REVISION           UPDATED                    STATUS        CHART          DESCRIPTION

                  Tue Sep  ::    SUPERSEDED    mysql-0.2.    Install complete

                  Tue Sep  ::    SUPERSEDED    mysql-0.2.    Upgrade complete

                  Tue Sep  ::    DEPLOYED      mysql-0.2.    Rollback to

删除chart

利用helm delete命令删除一个chart：

$ helm delete mysql

release "mysql" deleted

确认chart是否删除：

$ helm ls -a mysql

NAME     REVISION      UPDATED                     STATUS      CHART           NAMESPACE

mysql                 Tue Sep  ::     DELETED     mysql-0.2.     default

即使删除的chart，其发布的历史信息还是继续被保存。

$ helm hist mysql

REVISION      UPDATED                     STATUS         CHART          DESCRIPTION

             Tue Sep  ::     SUPERSEDED     mysql-0.2.    Install complete

             Tue Sep  ::     SUPERSEDED     mysql-0.2.    Upgrade complete

             Tue Sep  ::     DELETED        mysql-0.2.    Deletion complete

可以恢复一个已经删除的release：

$ helm rollback --debug mysql

[debug] Created tunnel using local port: ''

[debug] SERVER: "localhost:37413"

Rollback was a success! Happy Helming!

如果希望彻底删除一个release，可以用如下命令：

$ helm delete --purge mysql

release "mysql" deleted

再次查看刚被删除的mysql release，提示已经无法找到，符合预期：

$ helm hist mysql

Error: release: "mysql" not found

Helm对release的版本管理

在上面例子中，已经展示了Helm对release的非常强大的版本管理功能，比如通过”helm list -a”查看有哪些release，通过” helm hist“查看某一个具体的release发布过的历史版本，以及通过” helm get --revision”，查看某个release的一次历史版本对应的具体应用配置信息等。即使已经被删除的release仍然有记录，并且通过Helm能够快速回滚到已删除release的某个发布过的历史版本。Helm的这些版本管理功能，Kubernetes原生并不支持。