一、概述

1、什么是Helm

Helm是Kubernetes的一个包管理工具，它为Kubernetes提供了一种管理和标准化的部署方式。在Kubernetes生态系统中，Helm扮演着类似于我们在 Ubuntu 中使用的apt、Centos中使用的 yum 或者Python中的 pip 一样，它使用户能够轻松地查找、共享和重复使用复杂的容器化应用程序部署配置。

Helm的核心概念是图表（Chart），这是一个封装了完整Kubernetes应用的软件包。一个Helm图表通常包含一组Kubernetes资源模板，比如Deployment、Service、ConfigMap等，以及用于定制这些资源的参数文件。通过这种方式，Helm图表可以作为可重用的应用程序模板，允许用户在不同的环境和需求下灵活地部署和管理复杂的应用程序。

2、特点

• 简化部署 ：Helm允许使用单个命令轻松部署和管理应用程序，从而简化了整个部署过程；
• 高度可配置：Helm Charts提供了高度可配置的选项，可以轻松自定义和修改应用程序的部署配置；
• 版本控制 ：Helm允许管理应用程序的多个版本，从而轻松实现版本控制和回滚；
• 模板化：Helm Charts使用YAML模板来定义Kubernetes对象的配置，从而简化了配置过程，并提高了可重复性和可扩展性；
• 应用程序库：Helm具有应用程序库的概念，可以轻松地共享和重用Helm Charts，从而简化了多个应用程序的部署和管理；
• 插件系统：Helm拥有一个强大的插件系统，允许您扩展和定制Helm的功能，以满足特定的需求和要求。

3、工作流程

这里使用的是Helm的v3版本，该版本没有了tiller并并使用更加简单和灵活的架构，直接通过kubeconfig连接apiserver，简化安全模块

1. 开发者首先创建并编辑chart的配置；
2. 接着打包并发布至Helm的仓库（Repository）；
3. 当管理员使用helm命令安装时，相关的依赖会从仓库下载；
4. 接着helm会根据下载的配置部署资源至k8s；

4、核心概念

二、安装Helm

本篇只介绍二进制安装，其他的安装教程：

Helm | 安装Helm

1、二进制版本安装

1.1、下载需要的版本

Helm-GitHub

1.2、解压

tar -zxvf helm-v3.15.2-linux-amd64.tar

1.3、将helm移动到指定路径

mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm

1.4、验证

helm version

三、Helm安装资源顺序

• Namespace
• NetworkPolicy
• ResourceQuota
• LimitRange
• PodSecurityPolicy
• PodDisruptionBudget
• ServiceAccount
• Secret
• SecretList
• ConfigMap
• StorageClass
• PersistentVolume
• PersistentVolumeClaim
• CustomResourceDefinition
• ClusterRole
• ClusterRoleList
• ClusterRoleBinding
• ClusterRoleBindingList
• Role
• RoleList
• RoleBinding
• RoleBindingList
• Service
• DaemonSet
• Pod
• ReplicationController
• ReplicaSet
• Deployment
• HorizontalPodAutoscaler
• StatefulSet
• Job
• CronJob
• Ingress
• APIService

四、--set 的格式和限制

--set 选项使用0或多个 name/value 对

1、最简单的name/value对

--set name=value
等价于
name: value

2、多个name/value对

--set a=b,c=d
等价于
a: b
c: d

3、更复杂的表达式

--set outer.inner=value
等价于
outer:
  inner: value

4、列表的表达

--set name={a, b, c}
等价于
name:
  - a
  - b
  - c

5、name/key可以设置为null或者空数组

--set name=[],a=null
由
name:
  - a
  - b
  - c
a: b
变为了
name: []
a: null

6、使用数组下标的语法来访问列表中的元素

从 2.5.0 版本开始支持

--set servers[0].port=80
等价于
servers:
  - port: 80

7、多个值得数组下标语法

--set servers[0].port=80,servers[0].host=example
等价于
servers:
  - port: 80
    host: example

8、特殊字符转义

--set name=value1\,value2
等价于
name: "value1,value2"

9、转义.

--set nodeSelector."kubernetes\.io/role"=master
等价于
nodeSelector:
  kubernetes.io/role: master

五、values文件

优先级为values.yaml最低，--set参数最高。

对应的官网链接

六、实例

1、创建Chart

1.1、在本地创建一个wordpress的Chart

helm create wordpress

1.2、查看目录结构

cd wordpress

tree

2、编辑Chart配置

2.1、Chart.yaml

Chart.yaml包含 Chart的元数据和依赖项

• 各字段解释

apiVersion: chart API 版本 （必需）  #必须有
name: chart名称 （必需）     # 必须有 
version: 语义化2 版本（必需） # 必须有

kubeVersion: 兼容Kubernetes版本的语义化版本（可选）
description: 一句话对这个项目的描述（可选）
type: chart类型 （可选）
keywords:
  - 关于项目的一组关键字（可选）
home: 项目home页面的URL （可选）
sources:
  - 项目源码的URL列表（可选）
dependencies: # chart 必要条件列表 （可选）
  - name: chart名称 (nginx)
    version: chart版本 ("1.2.3")
    repository: （可选）仓库URL ("https://example.com/charts") 或别名 ("@repo-name")
    condition: （可选） 解析为布尔值的yaml路径，用于启用/禁用chart (e.g. subchart1.enabled )
    tags: # （可选）
      - 用于一次启用/禁用 一组chart的tag
    import-values: # （可选）
      - ImportValue 保存源值到导入父键的映射。每项可以是字符串或者一对子/父列表项
    alias: （可选） chart中使用的别名。当你要多次添加相同的chart时会很有用

maintainers: # （可选） # 可能用到
  - name: 维护者名字 （每个维护者都需要）
    email: 维护者邮箱 （每个维护者可选）
    url: 维护者URL （每个维护者可选）

icon: 用做icon的SVG或PNG图片URL （可选）
appVersion: 包含的应用版本（可选）。不需要是语义化，建议使用引号
deprecated: 不被推荐的chart （可选，布尔值）
annotations:
  example: 按名称输入的批注列表 （可选）

从 v3.3.2，不再允许额外的字段。推荐的方法是在 annotations 中添加自定义元数据。

• 编写我们自己的Chart.yaml

name: nginx-helm
apiVersion: v1
version: 1.0.0

2.2、values.yaml

values文件被定义为YAML格式。chart会包含一个默认的values.yaml文件。 Helm安装命令允许用户使用附加的YAML values覆盖这个values：

helm install --generate-name --values=myvals.yaml wordpress

• 各字段解释

# Default values for wordpress.
# This is a YAML-formatted file.
# Declare variables to be passed into your templates.

replicaCount: 1	#控制部署的Pod副本数量，默认为1。这适用于StatefulSet或Deployment类型的Kubernetes资源。

image:	#用于配置容器镜像的相关信息
  repository: nginx	#镜像仓库地址。
  pullPolicy: IfNotPresent	#拉取镜像的策略，可以是Always, IfNotPresent, 或 Never。
  # Overrides the image tag whose default is the chart appVersion.
  tag: ""	#镜像的标签，如果没有指定，则默认使用Chart的版本。

imagePullSecrets: []	#列出拉取私有镜像所需的密钥名称。
nameOverride: ""
fullnameOverride: ""	#用于覆盖生成的资源名称的部分或全部。

serviceAccount:	#配置服务账户的选项。
  # Specifies whether a service account should be created
  create: true	#是否自动创建服务账户。
  # Automatically mount a ServiceAccount's API credentials?
  automount: true	#是否自动挂载服务账户的API凭证。
  # Annotations to add to the service account
  annotations: {}	#附加到服务账户的注解。
  # The name of the service account to use.
  # If not set and create is true, a name is generated using the fullname template
  name: ""	#使用的服务账户名称。

podAnnotations: {}	#附加到Pod的注解。
podLabels: {}	#附加到Pod的标签。

podSecurityContext: {}	
  # fsGroup: 2000

securityContext: {}	#定义Pod和容器的安全上下文。
  # capabilities:
  #   drop:
  #   - ALL
  # readOnlyRootFilesystem: true
  # runAsNonRoot: true
  # runAsUser: 1000

service:	#配置Service资源
  type: ClusterIP	#Service的类型，例如ClusterIP, NodePort, LoadBalancer等。
  port: 80	#Service监听的端口。

ingress:	#Ingress资源的配置。
  enabled: false	#是否启用Ingress。
  className: ""	#Ingress控制器的类名。
  annotations: {}	#附加到Ingress的注解。
    # kubernetes.io/ingress.class: nginx
    # kubernetes.io/tls-acme: "true"
  hosts:	#定义Ingress的主机名和路径。
    - host: chart-example.local
      paths:
        - path: /
          pathType: ImplementationSpecific
  tls: []	# TLS配置。
  #  - secretName: chart-example-tls
  #    hosts:
  #      - chart-example.local

resources: {}	#Pod的资源限制和请求。
  # We usually recommend not to specify default resources and to leave this as a conscious
  # choice for the user. This also increases chances charts run on environments with little
  # resources, such as Minikube. If you do want to specify resources, uncomment the following
  # lines, adjust them as necessary, and remove the curly braces after 'resources:'.
  # limits:
  #   cpu: 100m
  #   memory: 128Mi
  # requests:
  #   cpu: 100m
  #   memory: 128Mi

livenessProbe:	
  httpGet:
    path: /
    port: http
readinessProbe:	#定义容器的存活探针和就绪探针，用于健康检查。
  httpGet:
    path: /
    port: http

autoscaling:	 #水平自动扩缩容的配置。
  enabled: false
  minReplicas: 1
  maxReplicas: 100
  targetCPUUtilizationPercentage: 80
  # targetMemoryUtilizationPercentage: 80

# Additional volumes on the output Deployment definition.
volumes: []
# - name: foo
#   secret:
#     secretName: mysecret
#     optional: false

# Additional volumeMounts on the output Deployment definition.
volumeMounts: []	#Pod的卷和卷挂载配置。
# - name: foo
#   mountPath: "/etc/foo"
#   readOnly: true

nodeSelector: {}	#选择运行Pod的节点的标签。
	
tolerations: []	#允许Pod容忍节点的污点。

affinity: {}	#节点亲和性和反亲和性配置，用于控制Pod在哪些节点上运行。

• 编写我们自己的values.yaml

image:
  repository: nginx
  tag: latest

2.3、templates

在模板中引入values.yaml里的配置，在模板文件中可以通过 .VAlues对象访问到

deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-helm-{{ .Values.image.repository }}
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-helm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-helm
    spec:
      containers:
      - name: nginx-helm
        image: {{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}
        ports:
        - containerPort: 80
          protocol: TCP

3、打包Chart

使用helm package命令将Chart打包为一个tarball文件

helm package wordpress/

这将生成一个名为nginx-helm-1.0.0.tgz的tarball文件。

4、发布Chart

将打包好的Chart发布到一个Helm Repository中。可以使用helm repo add命令添加一个Repository，然后使用helm push命令将Chart推送到Repository中

helm repo add myrepo https://example.com/charts
helm push nginx-helm-1.0.0.tgz myrepo

5、安装Release

使用helm install命令安装Chart的Release，可以通过命令行选项或指定values.yaml文件来配置Release

helm install my-nginx ./nginx-helm-1.0.0.tgz 

6、查看当前运行的Release列表

helm list 与 helm ls 命令执行的效果是一致的

helm list

helm ls

7、升级版本

7.1、格式

helm upgrade [RELEASE] [CHART] [flags]

7.2、指定'--values'/'-f'参数

可以多次指定'--values'/'-f'参数，最后（最右边）指定的文件优先级最高。比如如果myvalues.yaml和override.yaml同时包含了名为 'Test'的key，override.yaml中的设置会优先使用：

helm upgrade -f myvalues.yaml -f override.yaml redis ./redis

7.3、指定'--set'参数

可以多次指定'--set'参数，最后（最右边）指定的优先级最高。比如'bar' 和 'newbar'都设置了一个名为'foo'的可以， 'newbar'的值会优先使用：

helm upgrade --set foo=bar --set foo=newbar redis ./redis

7.4、修改nginx镜像版本为1.27.0

helm upgrade my-nginx nginx-helm-1.0.0.tgz --set image.tag=1.27.0

kubectl get pods

kubectl get pods nginx-helm-nginx-5b97c9f87d-ggbgw -o yaml | grep image

8、回滚

8.1、查看发布历史

helm history my-nginx

8.2、回滚到第一个版本

 helm rollback my-nginx 1

kubectl get pods 

kubectl get pods nginx-helm-nginx-868dbb969-p9k5t -o yaml | grep image

9、删除Chart

helm uninstall my-nginx

七、查询Helm命令的帮助信息

helm --help

                         
The Kubernetes package manager

Common actions for Helm:

- helm search:    search for charts
- helm pull:      download a chart to your local directory to view
- helm install:   upload the chart to Kubernetes
- helm list:      list releases of charts

Environment variables:

| Name                               | Description                                                                                                |
|------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| $HELM_CACHE_HOME                   | set an alternative location for storing cached files.                                                      |
| $HELM_CONFIG_HOME                  | set an alternative location for storing Helm configuration.                                                |
| $HELM_DATA_HOME                    | set an alternative location for storing Helm data.                                                         |
| $HELM_DEBUG                        | indicate whether or not Helm is running in Debug mode                                                      |
| $HELM_DRIVER                       | set the backend storage driver. Values are: configmap, secret, memory, sql.                                |
| $HELM_DRIVER_SQL_CONNECTION_STRING | set the connection string the SQL storage driver should use.                                               |
| $HELM_MAX_HISTORY                  | set the maximum number of helm release history.                                                            |
| $HELM_NAMESPACE                    | set the namespace used for the helm operations.                                                            |
| $HELM_NO_PLUGINS                   | disable plugins. Set HELM_NO_PLUGINS=1 to disable plugins.                                                 |
| $HELM_PLUGINS                      | set the path to the plugins directory                                                                      |
| $HELM_REGISTRY_CONFIG              | set the path to the registry config file.                                                                  |
| $HELM_REPOSITORY_CACHE             | set the path to the repository cache directory                                                             |
| $HELM_REPOSITORY_CONFIG            | set the path to the repositories file.                                                                     |
| $KUBECONFIG                        | set an alternative Kubernetes configuration file (default "~/.kube/config")                                |
| $HELM_KUBEAPISERVER                | set the Kubernetes API Server Endpoint for authentication                                                  |
| $HELM_KUBECAFILE                   | set the Kubernetes certificate authority file.                                                             |
| $HELM_KUBEASGROUPS                 | set the Groups to use for impersonation using a comma-separated list.                                      |
| $HELM_KUBEASUSER                   | set the Username to impersonate for the operation.                                                         |
| $HELM_KUBECONTEXT                  | set the name of the kubeconfig context.                                                                    |
| $HELM_KUBETOKEN                    | set the Bearer KubeToken used for authentication.                                                          |
| $HELM_KUBEINSECURE_SKIP_TLS_VERIFY | indicate if the Kubernetes API server's certificate validation should be skipped (insecure)                |
| $HELM_KUBETLS_SERVER_NAME          | set the server name used to validate the Kubernetes API server certificate                                 |
| $HELM_BURST_LIMIT                  | set the default burst limit in the case the server contains many CRDs (default 100, -1 to disable)         |
| $HELM_QPS                          | set the Queries Per Second in cases where a high number of calls exceed the option for higher burst values |

Helm stores cache, configuration, and data based on the following configuration order:

- If a HELM_*_HOME environment variable is set, it will be used
- Otherwise, on systems supporting the XDG base directory specification, the XDG variables will be used
- When no other location is set a default location will be used based on the operating system

By default, the default directories depend on the Operating System. The defaults are listed below:

| Operating System | Cache Path                | Configuration Path             | Data Path               |
|------------------|---------------------------|--------------------------------|-------------------------|
| Linux            | $HOME/.cache/helm         \| $HOME/.config/helm             | $HOME/.local/share/helm |
| macOS            | $HOME/Library/Caches/helm \| $HOME/Library/Preferences/helm | $HOME/Library/helm      |
| Windows          | %TEMP%\helm               | %APPDATA%\helm                 | %APPDATA%\helm          |

Usage:
  helm [command]

Available Commands:
  completion  generate autocompletion scripts for the specified shell
  create      create a new chart with the given name
  dependency  manage a chart's dependencies
  env         helm client environment information
  get         download extended information of a named release
  help        Help about any command
  history     fetch release history
  install     install a chart
  lint        examine a chart for possible issues
  list        list releases
  package     package a chart directory into a chart archive
  plugin      install, list, or uninstall Helm plugins
  pull        download a chart from a repository and (optionally) unpack it in local directory
  push        push a chart to remote
  registry    login to or logout from a registry
  repo        add, list, remove, update, and index chart repositories
  rollback    roll back a release to a previous revision
  search      search for a keyword in charts
  show        show information of a chart
  status      display the status of the named release
  template    locally render templates
  test        run tests for a release
  uninstall   uninstall a release
  upgrade     upgrade a release
  verify      verify that a chart at the given path has been signed and is valid
  version     print the client version information

Flags:
      --burst-limit int                 client-side default throttling limit (default 100)
      --debug                           enable verbose output
  -h, --help                            help for helm
      --kube-apiserver string           the address and the port for the Kubernetes API server
      --kube-as-group stringArray       group to impersonate for the operation, this flag can be repeated to specify multiple groups.
      --kube-as-user string             username to impersonate for the operation
      --kube-ca-file string             the certificate authority file for the Kubernetes API server connection
      --kube-context string             name of the kubeconfig context to use
      --kube-insecure-skip-tls-verify   if true, the Kubernetes API server's certificate will not be checked for validity. This will make your HTTPS connections insecure
      --kube-tls-server-name string     server name to use for Kubernetes API server certificate validation. If it is not provided, the hostname used to contact the server is used
      --kube-token string               bearer token used for authentication
      --kubeconfig string               path to the kubeconfig file
  -n, --namespace string                namespace scope for this request
      --qps float32                     queries per second used when communicating with the Kubernetes API, not including bursting
      --registry-config string          path to the registry config file (default "/root/.config/helm/registry/config.json")
      --repository-cache string         path to the file containing cached repository indexes (default "/root/.cache/helm/repository")
      --repository-config string        path to the file containing repository names and URLs (default "/root/.config/helm/repositories.yaml")

Use "helm [command] --help" for more information about a command.

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