一篇带给你HelmCharts开发完整示例
一篇带给你Helm Charts开发完整示例
作者：阳明 2022-03-18 07:48:58
云计算
云原生
开源 Ghost 是基于 Node.js 的开源博客平台。在开发 Helm Chart 包之前我们最需要做的的就是要知道我们自己的应用应该如何使用、如何部署，不然是不可能编写出对应的 Chart 包的。
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Helm 的使用是比较简单的，但是要让我们自己开发一个 Chart 包还是有不小难度的，主要还是 go template 的
语法规则不够人性化，这里我们用一个完整的实例来演示下如何开发一个 Helm Chart 包。
应用
我们这里以 Ghost 博客应用为例来演示如何开发一个完整的 Helm Chart 包，Ghost 是基于 Node.js 的开源博客平台。在开发 Helm Chart 包之前我们最需要做的的就是要知道我们自己的应用应该如何使用、如何部署，不然是不可能编写出对应的 Chart 包的。
启动 Ghost 最简单的方式是直接使用镜像启动：
docker run -d --name my-ghost -p 2368:2368 ghost
然后我们就可以通过 http://localhost:2368 访问 Ghost 博客了。如果我们想要在 Kubernetes 集群中部署两个副本的 Ghost，可以直接应用下面的资源清单文件即可：
# 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 应用上面的资源对象即可：
kubectl apply -f ghost/deployment.yaml ghost/service.yaml
deployment.apps/ghost created
service/ghost created
kubectl get pod -l app=ghost-app
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
ghost-dfd958cc9-4s9b9 1/1 Running 0 2m54s
ghost-dfd958cc9-84kmv 1/1 Running 0 2m54s
kubectl get svc ghost
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
ghost NodePort 10.97.227.16080:31950/TCP 3m33s
这样我们就可以通过 http://:31950 访问到 Ghost 了：
ghost
看上去要部署 Ghost 是非常简单的，但是如果我们需要针对不同的环境进行不同的设置呢?比如我们想将它部署到不同环境(staging、prod)中去，是不是我们需要一遍又一遍地复制我们的 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 来解放我们了。
基础模板
现在我们开始创建一个新的 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
该命令会创建一个默认 Helm Chart 包的脚手架，可以删掉下面的这些使用不到的文件：
templates/tests/test-connection.yaml
templates/serviceaccount.yaml
templates/ingress.yaml
templates/hpa.yaml
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
上面的渲染结果和我们上面的资源清单文件基本上一致了，只是我们现在的灵活性更大了，比如可以控制环境变量、服务的暴露方式等等。
命名模板
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。
前面默认创建的模板中包含一个 _helpers.tpl 的文件，该文件中包含一些和名称、标签相关的命名模板，我们可以直接使用即可，下面是默认生成的已有的命名模板：
{{/*
Expand the name of the chart.
*/}}
{{- define "my-ghost.name" -}}
{{- default .Chart.Name .Values.nameOverride | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- end }}
{{/*
Create a default fully qualified app name.
We truncate at 63 chars because some Kubernetes name fields are limited to this (by the DNS naming spec).
If release name contains chart name it will be used as a full name.
*/}}
{{- define "my-ghost.fullname" -}}
{{- if .Values.fullnameOverride }}
{{- .Values.fullnameOverride | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- else }}
{{- $name := default .Chart.Name .Values.nameOverride }}
{{- if contains $name .Release.Name }}
{{- .Release.Name | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- else }}
{{- printf "%s-%s" .Release.Name $name | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- end }}
{{- end }}
{{- end }}
{{/*
Create chart name and version as used by the chart label.
*/}}
{{- define "my-ghost.chart" -}}
{{- printf "%s-%s" .Chart.Name .Chart.Version | replace "+" "_" | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- end }}
{{/*
Common labels
*/}}
{{- define "my-ghost.labels" -}}
helm.sh/chart: {{ include "my-ghost.chart" . }}
{{ include "my-ghost.selectorLabels" . }}
{{- if .Chart.AppVersion }}
app.kubernetes.io/version: {{ .Chart.AppVersion | quote }}
{{- end }}
app.kubernetes.io/managed-by: {{ .Release.Service }}
{{- end }}
{{/*
Selector labels
*/}}
{{- define "my-ghost.selectorLabels" -}}
app.kubernetes.io/name: {{ include "my-ghost.name" . }}
app.kubernetes.io/instance: {{ .Release.Name }}
{{- end }}
然后我们可以将 Deployment 的名称和标签替换掉：
# templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: {{ template "my-ghost.fullname" . }}
labels:
{{ include "my-ghost.labels" . | indent 4 }}
spec:
selector:
matchLabels:
{{ include "my-ghost.selectorLabels" . | indent 6 }}
replicas: {{ .Values.replicaCount }}
template:
metadata:
labels:
{{ include "my-ghost.selectorLabels" . | indent 8 }}
spec:
# other spec...
为 Deployment 增加 label 标签，同样 labelSelector 中也使用 my-ghost.selectorLabels 这个命名模板进行替换，同样对 Service 也做相应的改造：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: {{ template "my-ghost.fullname" . }}
labels:
{{ include "my-ghost.labels" . | indent 4 }}
spec:
selector:
{{ include "my-ghost.selectorLabels" . | indent 4 }}
type: {{ .Values.service.type }}
# other spec...
现在我们可以再使用 helm template 渲染验证结果是否正确：
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: release-name-my-ghost
labels:
helm.sh/chart: my-ghost-0.1.0
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
selector:
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
type: NodePort
ports:
- protocol: TCP
targetPort: 2368
port: 80
---
# Source: my-ghost/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: release-name-my-ghost
labels:
helm.sh/chart: my-ghost-0.1.0
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
selector:
matchLabels:
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
spec:
containers:
- name: ghost-app
image: ghost
ports:
- containerPort: 2368
env:
- name: NODE_ENV
value: production
- name: url
value: http://ghost.k8s.local
版本兼容
由于 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。
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：
{{/* Allow KubeVersion to be overridden. */}}
{{- define "my-ghost.kubeVersion" -}}
{{- default .Capabilities.KubeVersion.Version .Values.kubeVersionOverride -}}
{{- end -
{{/* Get Ingress API Version */}}
{{- define "my-ghost.ingress.apiVersion" -}}
{{- if and (.Capabilities.APIVersions.Has "networking.k8s.io/v1") (semverCompare ">= 1.19-0" (include "my-ghost.kubeVersion" .)) -}}
{{- print "networking.k8s.io/v1" -}}
{{- else if .Capabilities.APIVersions.Has "networking.k8s.io/v1beta1" -}}
{{- print "networking.k8s.io/v1beta1" -}}
{{- else -}}
{{- print "extensions/v1beta1" -}}
{{- end -}}
{{- end -}}
{{/* Check Ingress stability */}}
{{- define "my-ghost.ingress.isStable" -}}
{{- eq (include "my-ghost.ingress.apiVersion" .) "networking.k8s.io/v1" -}}
{{- end -}}
{{/* Check Ingress supports pathType */}}
{{/* pathType was added to networking.k8s.io/v1beta1 in Kubernetes 1.18 */}}
{{- define "my-ghost.ingress.supportsPathType" -}}
{{- or (eq (include "my-ghost.ingress.isStable" .) "true") (and (eq (include "my-ghost.ingress.apiVersion" .) "networking.k8s.io/v1beta1") (semverCompare ">= 1.18-0" (include "my-ghost.kubeVersion" .))) -}}
{{- end -}}
上面我们通过 .Capabilities.APIVersions.Has 来判断我们应该使用的 APIVersion，如果版本为 networking.k8s.io/v1，则定义为 isStable，此外还根据版本来判断是否需要支持 pathType 属性，然后在 Ingress 对象模板中就可以使用上面定义的命名模板来决定应该使用哪些属性，如下所示：
{{- if .Values.ingress.enabled }}
{{- $apiIsStable := eq (include "my-ghost.ingress.isStable" .) "true" -}}
{{- $ingressSupportsPathType := eq (include "my-ghost.ingress.supportsPathType" .) "true" -}}
apiVersion: {{ include "my-ghost.ingress.apiVersion" . }}
kind: Ingress
metadata:
name: {{ template "my-ghost.fullname" . }}
annotations:
nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
{{- if and .Values.ingress.ingressClass (not $apiIsStable) }}
kubernetes.io/ingress.class: {{ .Values.ingress.ingressClass }}
{{- end }}
labels:
{{- include "my-ghost.labels" . | nindent 4 }}
spec:
{{- if and .Values.ingress.ingressClass $apiIsStable }}
ingressClassName: {{ .Values.ingress.ingressClass }}
{{- end }}
rules:
{{- if not (empty .Values.url) }}
- host: {{ .Values.url }}
http:
{{- else }}
- http:
{{- end }}
paths:
- path: /
{{- if $ingressSupportsPathType }}
pathType: Prefix
{{- end }}
backend:
{{- if $apiIsStable }}
service:
name: {{ template "my-ghost.fullname" . }}
port:
number: {{ .Values.service.port }}
{{- else }}
serviceName: {{ template "my-ghost.fullname" . }}
servicePort: {{ .Values.service.port }}
{{- end }}
{{- end }}
由于有的场景下面并不需要使用 Ingress 来暴露服务，所以首先我们通过一个 ingress.enabled 属性来控制是否需要渲染，然后定义了一个 $apiIsStable 变量，来表示当前集群是否是稳定版本的 API，然后需要根据该变量去渲染不同的属性，比如对于 ingressClass，如果是稳定版本的 API 则是通过 spec.ingressClassName 来指定，否则是通过 kubernetes.io/ingress.class 这个 annotations 来指定。然后这里我们在 values.yaml 文件中添加如下所示默认的 Ingress 的配置数据：
ingress:
enabled: true
ingressClass: nginx
现在我们再次渲染 Helm Chart 模板来验证资源清单数据：
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: release-name-my-ghost
labels:
helm.sh/chart: my-ghost-0.1.0
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
selector:
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
type: NodePort
ports:
- protocol: TCP
targetPort: 2368
port: 80
---
# Source: my-ghost/templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: release-name-my-ghost
labels:
helm.sh/chart: my-ghost-0.1.0
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
selector:
matchLabels:
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
spec:
containers:
- name: ghost-app
image: ghost
ports:
- containerPort: 2368
env:
- name: NODE_ENV
value: production
- name: url
value: http://ghost.k8s.local
---
# Source: my-ghost/templates/ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
name: release-name-my-ghost
annotations:
nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
labels:
helm.sh/chart: my-ghost-0.1.0
app.kubernetes.io/name: my-ghost
app.kubernetes.io/instance: release-name
app.kubernetes.io/version: "1.16.0"
app.kubernetes.io/managed-by: Helm
spec:
ingressClassName: nginx
rules:
- host: ghost.k8s.local
http:
paths:
- path: /
pathType: Prefix
backend:
service:
name: release-name-my-ghost
port:
number: 80
从上面的资源清单可以看出是符合我们的预期要求的，我们可以来安装测试下结果：
helm upgrade --install my-ghost ./my-ghost -n default
Release "my-ghost" does not exist. Installing it now.
NAME: my-ghost
LAST DEPLOYED: Thu Mar 17 13:11:15 2022
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
helm ls -n default
NAME NAMESPACE REVISION UPDATED STATUS CHART APP VERSION
my-ghost default 1 2022-03-17 13:11:15.79828 +0800 CST deployed my-ghost-0.1.0 1.16.0
kubectl get pods -n default 新闻标题：一篇带给你HelmCharts开发完整示例
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