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10 应用管理：初识 Helm
整体概览
上节，我们已经学习了如何通过编写配置文件的方式部署项目。而在实际生产环境中，项目所包含组件可能不止 3 个，并且可能项目数会很多，如果每个项目的发布，更新等都通过手动去编写配置文件的方式，实在不利于管理。
并且，当线上出现个别组件升级回滚之类的操作，如果组件之间有相关版本依赖等情况，那事情会变得复杂的多。我们需要有更简单的机制来辅助我们完成这些事情。
Helm 介绍
Helm 是构建于 K8S 之上的包管理器，可与我们平时接触到的 Yum，APT，Homebrew 或者 Pip 等包管理器相类比。
使用 Helm 可简化包分发，安装，版本管理等操作流程。同时它也是 CNCF 孵化项目。
Helm 安装
Helm 是 C/S 架构，主要分为客户端 helm 和服务端 Tiller。安装时可直接在 Helm 仓库的 Release 页面 下载所需二进制文件或者源码包。
由于当前项目的二进制文件存储已切换为 GCS，我已经为国内用户准备了最新版本的二进制包，可通过以下链接进行下载。
链接: https://pan.baidu.com/s/1n1zj3rlv2NyfiA6kRGrHfg 提取码: 5huw
下载后对文件进行解压，我这里以 Linux amd64 为例。
➜ /tmp tar -zxvf helm-v2.11.0-linux-amd64.tar.gz linux-amd64/ linux-amd64/tiller linux-amd64/README.md linux-amd64/helm linux-amd64/LICENSE ➜ /tmp tree linux-amd64 linux-amd64 ├── helm ├── LICENSE ├── README.md └── tiller
0 directories, 4 files
解压完成后，可看到其中包含 helm 和 tiller 二进制文件。
客户端 helm
helm 是个二进制文件，直接将它移动至 /usr/bin 目录下即可。
➜ /tmp sudo mv linux-amd64/helm /usr/bin/helm
这时候便可直接通过 helm 命令使用了。比如，我们验证当前使用的版本。
➜ /tmp helm version Client: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"2e55dbe1fdb5fdb96b75ff144a339489417b146b", GitTreeState:"clean"} Error: Get http://localhost:8080/api/v1/namespaces/kube-system/pods?labelSelector=app%3Dhelm%2Cname%3Dtiller: dial tcp 127.0.0.1:8080: connect: connection refused
可以看到上面有明显的报错，并且很像 kubectl 未正确配置时的错误。这是因为 helm 默认会去读取 $HOME/.kube/config 的配置文件，用于正确的连接至目标集群。
当我们正确的配置好 $HOME/.kube/config 文件时，再次执行：
➜ /tmp helm version Client: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"2e55dbe1fdb5fdb96b75ff144a339489417b146b", GitTreeState:"clean"} Error: could not find tiller
这次报错是因为找不到服务端 Tiller，接下来我们部署服务端。
服务端 Tiller
以下讨论中，前提都是 $HOME/.kube/config 已正确配置，并且 kebectl 有操作集群的权限。
本地安装
刚才我们解压的文件中，还有一个二进制文件 tiller 。我们可以直接执行它，用于在本地启动服务。
➜ /tmp ./linux-amd64/tiller [main] 2018/11/18 23:47:10 Starting Tiller v2.11.0 (tls=false) [main] 2018/11/18 23:47:10 GRPC listening on :44134 [main] 2018/11/18 23:47:10 Probes listening on :44135 [main] 2018/11/18 23:47:10 Storage driver is ConfigMap [main] 2018/11/18 23:47:10 Max history per release is 0
直接执行时，默认会监听 44134 和 44135 端口，44134 端口用于和 helm 进行通信，而 44135 主要是用于做探活的，在部署至 K8S 时使用。
当我们使用客户端连接时，只需设置 HELM_HOST 环境变量即可。
➜ ~ export HELM_HOST=localhost:44134 ➜ ~ helm version Client: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"2e55dbe1fdb5fdb96b75ff144a339489417b146b", GitTreeState:"clean"} Server: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"2e55dbe1fdb5fdb96b75ff144a339489417b146b", GitTreeState:"clean"}
注意 一定要正确配置 $HOME/.kube/config 文件，否则会影响正常功能使用。
默认安装
官方提供了一种一键式安装的方式。那便是 helm init 执行这条命令后，会同时在 K8S 中部署服务端 Tiller 和初始化 helm 的默认目录 $HELM_HOME 默认值为 $HOME/.helm。
这种方式下会默认使用官方镜像 gcr.io/kubernetes-helm/tiller 网络原因可能会导致安装失败。所以我已将官方镜像进行同步。可使用以下方式进行使用：
➜ ~ helm init --tiller-image taobeier/tiller:v2.11.0 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.
Tiller (the Helm server-side component) has been installed into your Kubernetes Cluster.
Please note: by default, Tiller is deployed with an insecure 'allow unauthenticated users' policy.
To prevent this, run helm init with the --tiller-tls-verify flag.
For more information on securing your installation see: https://docs.helm.sh/using_helm/#securing-your-helm-installation
Happy Helming!
➜ ~ helm version
Client: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"9ad53aac42165a5fadc6c87be0dea6b115f93090", GitTreeState:"clean"}
Server: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"2e55dbe1fdb5fdb96b75ff144a339489417b146b", GitTreeState:"clean"}
可以看到 $HELM_HOME 目录已经初始化完成，客户端与服务端已可以正常通信。查看下当前 K8S 集群中的情况：
➜ ~ kubectl -n kube-system get deploy tiller-deploy NAME DESIRED CURRENT UP-TO-DATE AVAILABLE AGE tiller-deploy 1 1 1 1 6m
可以看到已正常部署。
手动安装
通过上面的描述，可能你已经发现，安装服务端，其实也就是一次普通的部署，我们可以通过以下方式来自行通过 kubectl 完成部署。
➜ ~ helm init --dry-run --debug # 篇幅原因，以下内容进行了省略
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
creationTimestamp: null
labels:
app: helm
name: tiller
name: tiller-deploy
namespace: kube-system
spec:
replicas: 1
strategy: {}
...
status: {}
apiVersion: v1 kind: Service metadata: creationTimestamp: null labels: app: helm name: tiller name: tiller-deploy namespace: kube-system spec: ports:
- name: tiller port: 44134 targetPort: tiller selector: app: helm name: tiller type: ClusterIP status: loadBalancer: {}
将输出内容保存至文件中，自行修改后，通过 kubectl 进行部署即可。建议在修改过程中，尽量不要去更改标签及选择器。
RBAC 使用
上面的内容中，均未提及到权限控制相关的内容，但是在生产环境中使用，我们一般都是会进行权限控制的。
在第 8 节中，我们已经详细的解释了认证授权相关的内容。所以下面的内容不做太多详细解释。
这里我们创建一个 ServiceAccount 命名为 tiller，为了简单，我们直接将它与 cluster-admin 进行绑定。
apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: tiller namespace: kube-system
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRoleBinding metadata: name: tiller roleRef: apiGroup: rbac.authorization.k8s.io kind: ClusterRole name: cluster-admin subjects:
- kind: ServiceAccount name: tiller namespace: kube-system
将此内容保存为 tiller-rbac.yaml，开始进行部署操作。
➜ ~ kubectl apply -f tiller-rbac.yaml serviceaccount/tiller created clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/tiller created ➜ ~ helm init --service-account tiller 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.
Tiller (the Helm server-side component) has been installed into your Kubernetes Cluster.
Please note: by default, Tiller is deployed with an insecure 'allow unauthenticated users' policy.
To prevent this, run helm init with the --tiller-tls-verify flag.
For more information on securing your installation see: https://docs.helm.sh/using_helm/#securing-your-helm-installation
Happy Helming!
➜ ~ helm version
Client: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"2e55dbe1fdb5fdb96b75ff144a339489417b146b", GitTreeState:"clean"}
Server: &version.Version{SemVer:"v2.11.0", GitCommit:"2e55dbe1fdb5fdb96b75ff144a339489417b146b", GitTreeState:"clean"}
以此方式完成部署。
Helm 概念
Chart
chart 就是 Helm 所管理的包，类似于 Yum 所管理的 rpm 包或是 Homebrew 管理的 Formulae。它包含着一个应用要部署至 K8S 上所必须的所有资源。
Release
Release 就是 chart 在 K8S 上部署后的实例。chart 的每次部署都将产生一次 Release。这和上面类比的包管理器就有所不同了，多数的系统级包管理器所安装的包只会在系统中存在一份。我们可以以 Pip 在虚拟环境下的包安装，或者 Npm 的 local install 来进行类比。
Repository
Repository 就是字面意思，存储 chart 的仓库。还记得我们上面执行 helm init 时的输出吗？默认情况下，初始化 Helm 的时候，会添加两个仓库，一个是 stable 仓库 kubernetes-charts.storage.googleapis.com 另一个则是 local 仓库，地址是 http://127.0.0.1:8879/charts 。
Config
前面提到了 chart 是应用程序所必须的资源，当然我们实际部署的时候，可能就需要有些自定义的配置了。Config 便是用于完成此项功能的，在部署时候，会将 config 与 chart 进行合并，共同构成我们将部署的应用。
Helm 的工作原理
helm 通过 gRPC 将 chart 发送至 Tiller ，Tiller 则通过内置的 kubernetes 客户端库与 K8S 的 API server 进行交流，将 chart 进行部署，并生成 Release 用于管理。
前面只说到了 helm 与 Tiller 交互的协议，但尚未说其数据链路。
我们来看看 Tiller 的部署情况。主要看 Service：
➜ ~ kubectl -n kube-system get svc NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 53/UDP,53/TCP 1h tiller-deploy ClusterIP 10.107.204.164 44134/TCP 33m
Tiller 默认采用 ClusterIP 类型的 Service 进行部署。而我们知道的 ClusterIP 类型的 Service 是仅限集群内访问的。
在这里所依赖的技术，便是在第 5 节，我们提到的 socat 。helm 通过 socat 的端口转发（或者说 K8S 的代理），进而实现了本地与 Tiller 的通信。
当然，以上内容均以当前最新版本 2.11.0 为例。当下一个大版本 Helm v3 出现时， Tiller 将不复存在，通信机制和工作原理也将发生变化。
总结
通过本节，我们已经学习到了 Helm 的基础知识和工作原理，了解到了 Helm 的用途以及如何在本地和 K8S 中部署它。需要注意的是 $HOME/.kube/config 需要提前配置好，以及 socat 工具需要提前安装，可参考第 5 节的内容。
接下来，我们将上节中的示例项目使用 Helm 部署至 K8S 集群中。