Helm 深度解析：Kubernetes 應用程式佈署與管理

隨著容器化技術和微服務架構的興起，Kubernetes 成為容器協調領域的長官者。然而，管理 Kubernetes 應用程式的複雜性也隨之增加。Helm 作為 Kubernetes 的套件管理器，提供了一種簡化佈署和管理應用程式的方法。Helm 使用 Chart 來封裝應用程式的組態和依賴關係，並透過範本引擎簡化了組態的複雜性。這使得開發者可以更輕鬆地佈署、升級和回復應用程式，並促進了應用程式組態的重複使用和版本控制。Helm 的出現有效降低了 Kubernetes 的使用門檻，提升了開發和維運效率。對於想要提升 Kubernetes 應用程式管理效率的團隊來說，Helm 是一個不可或缺的工具。它不僅簡化了佈署流程，還提升了應用程式的可維護性和可靠性，是現代化軟體交付流程中的重要一環。

測試範本生成能力,

helm template example-chart/


### 清理範本測試資訊提示 (NOTES.txt)

注意到NOTES.txt檔案內容就是剛才測試結果的一部分,

如果不想每次都看到相同內容就把它清空,

或者直接刪除該檔案即可.

然後再次執行測試指令就不會出現NOTES.txt資訊提示了:

```yaml```

## 測試範本生成能力,

## 清理NOTES.txt提示,

## 不會出現NOTES.txt資訊提示,

## 清理NOTES.txt後仍然可以正常測試生成能力,

## 請注意不要刪除其他必要資料,

helm template example-chart/

本地範本測試輸出結果.

如上圖所示 :

此圖示展示了從範本生成的一些Kubernetes YAML檔案清單,

包含佈署資源、服務資源、負載平衡器資源等,

此圖示提供了一些關鍵點說明 :

deployment :
service :
ingress :

deployment :

展示了deployment部分內容，包括名稱空間、副本數量、selector等，同時還有Pod範本內容，包含標籤、容器相關資訊等，你也可以根據自己的需求修改相關內容，比如增加副本數量、調整容器映象等。

service :

展示了service部分內容，包括名稱空間、type、port等，同時還有一些Service相關設定，比如selector等。你也可以根據自己的需求修改相關內容，比如增加service type（ClusterIP/LoadBalancer…）、調整port等，

ingress :

展示了ingress部分內容，包括名稱空間、host等，同時還有一些Ingress相關設定，比如path等。你也可以根據自己的需求修改相關內容，比如增加host、調整path等，

做好安全規範以防漏洞.

現在你知道如何透過Hlem來實作一些安全措施以防漏洞,例如GPG秘鑰對密碼進行加密,以減少漏洞產生,

Automating Helm Processes Using CI/CD and GitOps

控制大規模自動化Pipeline.

自動化Pipeline概述

GitOps概述.

掌握GitOps概念

Helm 與 Kubernetes 容器管理效能

玄貓（BlackCat）在這裡，將帶領大家探討如何使用 Helm 來提升 Kubernetes 容器管理的效能。隨著容器化技術的普及，Docker 的引入改變了 DevOps 的格局，而 Google 推出的 Kubernetes 更是成為容器協調的長官者。本篇文章將介紹 Helm 的基礎知識，以及它如何幫助我們更高效地管理 Kubernetes 上的應用程式。

Helm 與 Kubernetes 的簡介

Kubernetes 是一個強大的開源平台，用於自動化佈署、擴充套件和管理容器化應用程式。然而，隨著應用程式的複雜性增加，佈署和管理這些應用程式變得越來越困難。這時候，Helm 的出現提供了一種簡單而有效的解決方案。

Helm 是 Kubernetes 的套件管理工具，類別似於 Linux 中的 apt 或 yum。它透過定義「Chart」來描述應用程式的結構和組態，使得應用程式的佈署變得更加簡單和一致。以下是 Helm 的一些主要優勢：

範本化組態：Helm 允許我們使用範本來定義應用程式的組態檔案，這樣可以方便地進行重複使用和修改。
依賴管理：Helm 支援依賴管理，可以方便地管理和安裝應用程式所需的其他 Chart。
版本控制：Helm 提供了版本控制功能，可以方便地回復到之前的版本。

Helm 的基本架構

要理解 Helm 的工作原理，我們需要了解它的基本架構。以下是 Helm 的主要組成部分：

Helm Client：Helm 的命令列工具，用於與 Helm Server 進行互動。
Helm Server（Tiller）：Helm 的伺服器端元件，負責處理 Chart 的安裝、升級和移除等操作。
Chart：應用程式的範本資料夾，包含了應用程式的結構和組態資訊。
Release：Chart 安裝到 Kubernetes 叢集後生成的具體例項。

建立第一個 Helm Chart

接下來，玄貓將帶領大家建立第一個 Helm Chart。這將包括以下幾個步驟：

安裝 Helm 和 Kubernetes：首先，我們需要在本地環境中安裝 Helm 和 Kubernetes。這部分內容會在後續章節詳細介紹。
建立一個新的 Chart：使用 Helm 命令建立一個新的 Chart。
定義 Chart 範本：編輯 Chart 範本檔案，定義應用程式的組態和資源。
封裝和佈署 Chart：將 Chart 封裝並佈署到 Kubernetes 叢集。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: {{ .Values.service.name }}
spec:
  selector:
    app: {{ .Values.app.name }}
  ports:
    - protocol: TCP
      port: {{ .Values.service.port }}
      targetPort: {{ .Values.app.port }}

內容解密：

此段落展示瞭如何定義一個 Kubernetes Service 資源範本。範本中的 {{ .Values.service.name }}、{{ .Values.app.name }}、{{ .Values.service.port }} 和 {{ .Values.app.port }} 是變數，這些變數會在佈署時根據 values.yaml 檔案中的值進行替換。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ .Values.app.name }}
spec:
  replicas: {{ .Values.replicaCount }}
  selector:
    matchLabels:
      app: {{ .Values.app.name }}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: {{ .Values.app.name }}
    spec:
      containers:
        - name: {{ .Values.app.name }}
          image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}"
          ports:
            - containerPort: {{ .Values.app.port }}

內容解密：

此段落展示瞭如何定義一個 Kubernetes Deployment 資源範本。範本中的 {{ .Values.replicaCount }}、{{ .Values.image.repository }} 和 {{ .Values.image.tag }} 是變數，這些變數會在佈署時根據 values.yaml 檔案中的值進行替換。

測試與驗證

在佈署完 Chart 後，我們需要進行測試和驗證以確保應用程式執行正常。這包括以下幾個步驟：

檢查資源狀態：使用 kubectl get 命令檢查資源狀態。
測試應用程式：對應用程式進行功能測試，確保其執行正常。
日誌檢查：檢查應用程式日誌以確保沒有錯誤發生。

自動化與 CI/CD

為了進一步提升效能，我們可以將 Helm 與 CI/CD 工具結合使用。這樣可以自動化整個佈署流程，從程式碼提交到應用程式佈署都可以自動完成。以下是一些常見的 CI/CD 工具：

Jenkins：一個強大且靈活的自動化工具。
GitLab CI/CD：GitLab 自帶的 CI/CD 功能。
CircleCI：一個簡單易用的 CI/CD 工具。

安全性考量

在使用 Helm 的過程中，我們也需要注意一些安全性問題。以下是一些常見的安全性考量：

RBAC（Role-Based Access Control）：確保只有授權的人員才能操作 Helm。
密碼管理：避免將敏感資訊硬編碼在 Chart 中。
影像來源：確保使用可信賴的影像來源。

未來趨勢與預測

隨著技術的不斷發展，Helm 和 Kubernetes 的未來趨勢也值得關注。以下是一些可能的發展方向：

更多企業級特性：隨著企業對容器化技術的接受度提高，Helm 和 Kubernetes 必將推出更多企業級特性。
更強大的自動化工具：隨著 DevOps 文化的普及，自動化工具將變得更加強大和智慧。
多雲支援：未來可能會看到更多跨雲平台支援，使得跨雲佈署變得更加容易。

認識 Kubernetes 與 Helm

感謝您選擇這本文《學習 Helm》。如果您對這本文感興趣，應該已經瞭解現代應用程式帶來的挑戰。團隊面臨著巨大的壓力，確保應用程式輕量且可擴充套件。應用程式必須高度可用，並能夠承受各種負載。歷史上，應用程式通常以單一層次的大型應用程式（稱為單體架構）佈署在單一系統上。隨著時間的推移，行業轉向微服務架構，即在多個系統上執行的小型多層次應用程式。通常利用容器技術來佈署，行業開始使用 Kubernetes 來協調和擴充套件容器化的微服務。

Kubernetes 當然也帶來了它自己的挑戰。儘管它是一個有效的容器協調工具，但它也有一個陡峭的學習曲線，這對團隊來說可能是一個難題。一個能夠簡化 Kubernetes 執行負載挑戰的工具就是 Helm。Helm 允許使用者更簡單地佈署和管理 Kubernetes 應用程式的生命週期。它抽象了組態 Kubernetes 應用程式的許多複雜性，讓團隊在這個平台上更具生產力。

從單體到現代微服務

軟體應用程式是現代技術的基礎組成部分。無論是文書處理器、網頁瀏覽器還是媒體播放器，它們都讓使用者能夠完成一項或多項任務。應用程式有著悠久的歷史，從 ENIAC（第一台通用電腦）時代到登月阿波羅計劃，再到世界範圍網路、社交媒體和線上零售的崛起。

這些應用程式可以在各種平台和系統上執行。我們說在大多數情況下它們執行在虛擬或實體資源上，但這不是唯一選項嗎？根據其目的和資源需求，整個機器可能會被專門用來滿足應用程式的計算和/或儲存需求。幸運的是，部分得益於摩爾定律的實作，微處理器的功能和效能隨著每年的增長而逐漸增加，同時物理資源相關成本也隨之減少。這一趨勢在最近幾年已經減緩，但這種趨勢及其持續30年的存在對於技術進步至關重要。

容器化與微服務

隨著技術的進步，軟體開發者發現容器技術可以更有效地管理和佈署應用程式。容器化使得應用程式可以在不同環境中一致地執行，無論是開發、測試還是生產環境。每個容器都包含了應用程式執行所需的所有依賴項和組態檔案，這樣可以避免「在我的機器上可以執行」這樣的問題。

然而，當應用程式變得越來越複雜時，單體架構開始顯示出其侷限性。例如：

縮放困難：無法靈活地調整不同部分的資源。
開發效率低：開發人員需要協調整個應用程式的更新。
佈署風險高：任何小改動都可能影響整個系統。

為解決這些問題，微服務架構逐漸成為主流。微服務將應用程式拆分為多個獨立的服務單元，每個服務單元都可以獨立開發、佈署和擴充套件。每個微服務通常負責特定業務功能或特性。

Kubernetes 的登場

隨著微服務架構和容器技術的普及，如何有效地管理和協調這些分散的容器成為了一個新挑戰。這時 Kubernetes 出現了。 Kubernetes 是一個開源系統，專門為自動化佈署、擴充套件和操作應用容器而設計。它提供了以下幾項核心功能：

自動化佈署與回復：可以自動化佈署更新並還原到之前穩定版本。
負載平衡與自動擴充套件：根據需求動態調整容器例項數量。
自我修復：監控容器狀態並重啟故障容器。
服務發現與負載平衡：讓不同服務之間可以透明地進行通訊。

儘管 Kubernetes 提供了強大的功能，但它也帶來了新的挑戰：

學習曲線陡峭：Kubernetes 的概念和組態相對複雜。
組態繁瑣：需要大量 YAML 檔案來定義資源。
操作維護成本高：需要專門的人員進行管理和維護。

Helm 的解決方案

這就是 Helm 出現的背景。Helm 是 Kubernetes 的包管理工具（類別似於 Linux 中的 apt 或 yum），能夠簡化 Kubernetes 應用程式的佈署和管理流程。Helm 的主要功能包括：

範本化組態：利用範本語言來生成 Kubernetes 資原始檔。
依賴管理：可以方便地管理依賴其他 Helm Charts 的 Chart。
版本控制：可以進行版本控制和回復操作。
分享與重複利用：允許使用者分享和重複利用已有 Charts。

Helm Chart 是一組檔案和資源定義檔案的一組合集合，描述如何在 Kubernetes 中安裝某個特定軟體。它包含了一組範本檔案（使用 Go 範本語言）以及組態檔案（values.yaml），並且還可以包括其他附加資源如圖片、指令碼等。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mycontainer
    image: nginx

內容解密：

上面這段 YAML 檔案定義了一個 Kubernetes Pod 資源。以下是其主要部分解析：

apiVersion: v1：指定 API 版本為 v1。
kind: Pod：指定資源型別為 Pod。
metadata：提供一些後設資料資訊：
- name: mypod：Pod 的名稱為 mypod。
spec：指定 Pod 的詳細組態：
- containers：列出 Pod 中包含的一些容器：
  - name: mycontainer：容器名稱為 mycontainer。
  - image: nginx：指定容器使用 Nginx 映像檔案。

Helm 提供給我們什麼？

總結一下：

簡化組態：Helm 能夠將繁瑣的 YAML 組態抽象成易於理解和維護的範本檔案。
提高效率：透過範本化組態以及依賴管理功能來加速開發流程。
降低學習曲線：Helm 提供了更高層次上的抽象操作方法來降低 Kubernetes 的學習難度。
易於分享與重複利用：可分享已有 Charts 和自訂 Charts 以提高團隊協作效率。

接下來我們將探討如何準備好 Kubernetes 和 Helm 的環境以及如何安裝第一個 Helm Chart。

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。