如何开发一个完整的Helm charts应用实例

Helm 图表是在 Kubernetes 构建高效集群的最佳实践之一。它是一种使用 Kubernetes 资源集合的包装形式。Helm 图表使用这些资源来定义应用程序。

Helm 模板方法用于部署应用程序。模板为任何类型的应用程序提供结构。

• 安装配置 Minikube 集群(请遵循我们的指南如何 Ubuntu 上安装 Minikube和如何在 CentOS 上安装 Minikube
• 你需要懂得Helm 安装配置；
• 你需要掌握基础helm语法写作技巧

以 Ghost 以博客应用为例，展示如何开发一个完整的博客应用 Helm Chart 包，Ghost 是基于 Node.js 开源博客平台。 Helm Chart 包之前最需要做的就是知道应用程序应该如何使用和部署，否则就不可能写相应的 Chart 包的。

启动 Ghost 最简单的方法是直接使用镜像启动：

docker run -d --name my-ghost -p 2368:2368 ghost 

之后我们就可以通过了 http://localhost:2368 访问 Ghost 博客了。

docker rm -f my-ghost 

假如我们想在那里 Kubernetes 集群群中部署两个副本 Ghost，以下资源清单文件可直接应用：

# ghost/deployment.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata:   name: ghost spec:   selector:     matchLabels:       app: ghost-app   replicas: 2   template:     metadata:       labels:         app: ghost-app     spec:       containers:         - name: ghost-app           image: ghost           ports:             - containerPort: 2368 --- # ghost/service.yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata:   name: ghost spec:   type: NodePort   selector:     app: ghost-app   ports:     - protocol: TCP       port: 80       targetPort: 2368 

直接通过 kubectl 应用上述资源对象：

$ kubectl apply -f  ghost/ service/ghost created deployment.apps/ghost created  $ kubectl get pod -l app=ghost-app NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE ghost-ddb558557-7szrc   1/1     Running   0          2m13s ghost-ddb558557-brn9p   1/1     Running   0          2m13s   $ kubectl get svc ghost NAME    TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE ghost   NodePort   10.97.232.158   <none>        80:30152/TCP   2m44s  

通过 http://<nodeip>:31950 访问到 Ghost ： 清理 deployment

$ delete -f ghost/ deployment.apps "ghost" deleted service "ghost" deleted 

好像要部署 Ghost 这很简单，但如果我们需要为不同的环境设置不同的环境呢？例如，我们想在不同的环境中部署它（staging、prod）我们需要一遍又一遍地复制我们吗？ Kubernetes 资源清单文件，这还只是一个场景，还有很多场景可能需要我们去部署应用，这种方式维护起来是非常困难的，这个时候就可以理由 Helm 来解放我们吧。

• 官方安装 helm
• helm v3.8.0 命令入门指南

现在我们开始创造新的 Helm Chart 包。直接使用 helm create 命令即可：

$ helm create my-ghost  Creating my-ghost ? tree my-ghost my-ghost ├── Chart.yaml ├── charts ├── templates │   ├── NOTES.txt │   ├── _helpers.tpl │   ├── deployment.yaml │   ├── hpa.yaml │   ├── ingress.yaml │   ├── service.yaml │   ├── serviceaccount.yaml │   └── tests │       └── test-connection.yaml └── values.yaml  3 directories, 10 files 

该命令将创建默认 Helm Chart 包脚手架，helm charts 详情请参阅本片文章，以删除以下未使用的文件：

rm -f my-ghost/templates/tests/test-connection.yaml rm -f my-ghost/templates/serviceaccount.yaml
rm -f my-ghost/templates/ingress.yaml
rm -f my-ghost/templates/hpa.yaml
rm -f my-ghost/templates/NOTES.txt

然后修改 templates/deployment.yaml 模板文件：

# templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ghost
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: ghost-app
  replicas: { 
        { 
         .Values.replicaCount }}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: ghost-app
    spec:
      containers:
        - name: ghost-app
          image: { 
        { 
         .Values.image }}
          ports:
            - containerPort: 2368
          env:
            - name: NODE_ENV
              value: { 
        { 
         .Values.node_env | default "production" }}
            { 
        { 
        - if .Values.url }}
            - name: url
              value: http://{ 
        { 
         .Values.url }}
            { 
        { 
        - end }}

这和我们前面的资源清单文件非常类似，只是将 replicas 的值使用 { { .Values.replicaCount }} 模板来进行替换了，表示会用 replicaCount 这个 Values 值进行渲染，然后还可以通过设置环境变量来配置 Ghost，同样修改 templates/service.yaml 模板文件的内容：

# templates/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ghost
spec:
  selector:
    app: ghost-app
  type: { 
        { 
         .Values.service.type }}
  ports:
    - protocol: TCP
      targetPort: 2368
      port: { 
        { 
         .Values.service.port }}
      { 
        { 
        - if (and (or (eq .Values.service.type "NodePort") (eq .Values.service.type "LoadBalancer")) (not (empty .Values.service.nodePort))) }}
      nodePort: { 
        { 
         .Values.service.nodePort }}
      { 
        { 
        - else if eq .Values.service.type "ClusterIP" }}
      nodePort: null
      { 
        { 
        - end }}

同样为了能够兼容多个场景，这里我们允许用户来定制 Service 的 type，如果是 NodePort 类型则还可以配置 nodePort 的值，不过需要注意这里的判断，因为有可能即使配置为 NodePort 类型，用户也可能不会主动提供 nodePort，所以这里我们在模板中做了一个条件判断：

{ 
        { 
        - if (and (or (eq .Values.service.type "NodePort") (eq .Values.service.type "LoadBalancer")) (not (empty .Values.service.nodePort))) }}

需要 service.type 为 NodePort 或者 LoadBalancer 并且 service.nodePort 不为空的情况下才会渲染 nodePort。

然后最重要的就是要在 values.yaml 文件中提供默认的 Values 值，如下所示是我们提供的默认的 Values 值：

# values.yaml
replicaCount: 1
image: ghost
node_env: production
url: ghost.k8s.local

service:
  type: NodePort
  port: 80

然后我们可以使用 helm template 命令来渲染我们的模板输出结果：

$  helm template --debug my-ghost
install.go:178: [debug] Original chart version: ""
install.go:195: [debug] CHART PATH: /Users/ych/devs/workspace/yidianzhishi/course/k8strain3/content/helm/manifests/my-ghost

---
# Source: my-ghost/templates/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ghost
spec:
  selector:
    app: ghost-app
  type: NodePort
  ports:
    - protocol: TCP
      targetPort: 2368
      port: 80
---
# Source: my-ghost/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ghost
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: ghost-app
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: ghost-app
    spec:
      containers:
        - name: ghost-app
          image: ghost
          ports:
            - containerPort: 2368
          env:
            - name: NODE_ENV
              value: production
            - name: url
              value: http://ghost.k8s.local

虽然现在我们可以使用 Helm Charts 模板来渲染安装 Ghost 了，但是上面我们的模板还有很多改进的地方，比如资源对象的名称我们是固定的，这样我们就没办法在同一个命名空间下面安装多个应用了，所以一般我们也会根据 Chart 名称或者 Release 名称来替换资源对象的名称。

于 Kubernetes 的版本迭代非常快，所以我们在开发 Chart 包的时候有必要考虑到对不同版本的 Kubernetes 进行兼容，最明显的就是 Ingress 的资源版本。Kubernetes 在 1.19 版本为 Ingress 资源引入了一个新的 API：networking.k8s.io/v1，这与之前的 networking.k8s.io/v1beta1 beta 版本使用方式基本一致，但是和前面的 extensions/v1beta1 这个版本在使用上有很大的不同，资源对象的属性上有一定的区别，所以要兼容不同的版本，我们就需要对模板中的 Ingress 对象做兼容处理。

创建ingress对象，确保你已经安装了ingress controller组件

新版本的资源对象格式如下所示：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: minimal-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /testpath
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: test
            port:
              number: 80

而旧版本的资源对象格式如下:

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: minimal-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: nginx
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /testpath
        backend:
          serviceName: test
          servicePort: 80

现在我们再为 Ghost 添加一个 Ingress 的模板，新建 templates/ingress.yaml 模板文件，先添加一个 v1 版本的

Ingress 模板：
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ghost
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: ghost.k8s.local
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: ghost
            port:
              number: 80

然后同样将名称和服务名称这些使用模板参数进行替换：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: { 
        { 
         template "my-ghost.fullname" . }}
  labels:
{ 
        { 
         include "my-ghost.labels" . | indent 4 }}
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: { 
        { 
         .Values.url }}
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: { 
        { 
         template "my-ghost.fullname" . }}
            port:
              number: { 
        { 
         .Values.service.port }}

然后接下来我们来兼容下其他的版本格式，这里需要用到 Capabilities 对象，在 Chart 包的 _helpers.tpl 文件中添加几个用于判断集群版本或 API 的命名模板：