在今天的文章中，我們將探討如何使用 Helm 來管理 Kubernetes 應用程式的佈署與管理。Helm 是 Kubernetes 中最受歡迎的套件管理工具之一，它能讓我們輕鬆地打包、分享及佈署應用程式，並提供強大的版本控制和佈署管理功能。

什麼是 Helm？

圖片來源

Helm 是 Kubernetes 的套件管理工具，類似於 Linux 系統中的 apt 或 yum。透過 Helm，我們可以將應用程式定義為一個 Helm Chart，並使用它來佈署、更新和管理應用程式。Helm 簡化了 Kubernetes 應用的佈署過程，尤其是當應用程式包含多個 Kubernetes 資源時 (如 Deployment、Service、ConfigMap 等)。

Helm 的主要功能包括：

1. Chart：Helm 的應用包，定義應用程式及其依賴項目。
2. Release：Helm 佈署的實例，可以管理多個不同版本的應用佈署。
3. Repository：Helm Chart 的存放庫，用於應用程式的分享和存取。

為什麼使用 Helm？

Helm 提供了以下幾個主要優點：

1. 快速佈署：透過 Helm Chart，可以一次性佈署應用需要的所有 Kubernetes 資源，減少手動配置的工作。
2. 版本控制：Helm 支援回復到舊版本，這意味著當應用更新出現問題時，我們可以輕易地回復到之前的穩定版本。
3. 模板化管理：Helm 支援參數化配置，能夠根據不同的環境動態調整應用的配置。
4. 易於共享和再利用：開發者可以將應用打包成 Chart ，方便與其他團隊或社群分享，以行快速佈署。

如何使用 Helm？

安裝 Helm

• 在 macOS 和 Linux 安裝 Helm 非常簡單：

# 安裝 Helm (macOS 使用 Homebrew)
brew install helm

# 安裝 Helm (Linux)
curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

• 在 Windows 上安裝 Helm 可以通過多種方式，這裡我們使用 Chocolatey 安裝 Helm：

1. 安裝 Chocolatey

   可以通過以下 PowerShell 命令來安裝 Chocolatey(參考官方文件)：

Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol -bor 3072; iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://community.chocolatey.org/install.ps1'))

2. 使用 Chocolatey 安裝 Helm

   安裝完 Chocolatey 之後，可以使用以下命令來安裝 Helm：

   choco install kubernetes-helm
   

驗證 Helm 安裝

安裝完成後，可以通過以下命令確認 Helm 是否安裝成功：

helm version

創建 Helm Chart

helm create myapp

這將會生成一個名為 myapp 的新 Helm Chart，內含應用所需的模板與配置檔案。

myapp/
├── charts/              # 子 Chart 目錄
├── templates/           # Kubernetes 資源的模板文件 (如 Deployment、Service 等)
│   └── _helpers.tpl     # 輔助模板
├── values.yaml          # Chart 參數配置文件
├── Chart.yaml           # Chart 的基本資訊 (如名稱、版本等)
└── README.md            # Chart 的說明文件

編輯 Chart 配置

我們可以修改 values.yaml 來定義應用程式的默認配置。

replicaCount: 2

image:
  repository: myregistry.azurecr.io/myapp
  tag: "v1"
  pullPolicy: IfNotPresent

service:
  type: ClusterIP
  port: 80

resources:
  limits:
    cpu: 500m
    memory: 512Mi

• replicaCount：定義應用的副本數。
• image：定義應用的容器映像及其標籤版本。
• service：定義應用的服務類型與連接埠。
• resources：設定容器的資源限制。

佈署應用

編寫好 Chart 後，我們可以使用 Helm 將應用佈署到 Kubernetes 叢集：

helm install myapp ./myapp

• myapp：Release 的名稱。
• ./myapp：我們剛剛創建的 Helm Chart 路徑。

佈署完成後，我們可以使用 helm list 查看已佈署的 Helm Release：

helm list

更新與回復應用

當我們需要更新應用時，只需修改 values.yaml 並使用 upgrade 命令進行更新：

helm upgrade myapp ./myapp

若更新過程中出現問題，我們可以使用 rollback 命令回復到先前的版本：

# 1 是 Release 的版本號
helm rollback myapp 1

使用情境

1. 快速佈署複雜應用
   • 當應用由多個微服務組成，需要多個 Kubernetes 資源時，手動佈署所有資源可能會繁瑣且容易出錯。Helm 可以將這些資源打包成一個 Chart，使佈署變得簡單且一致。
   • 情境：一個電子商務平台有多個微服務，包括用戶管理、支付、庫存管理等，使用 Helm Chart 可以一次性佈署這些微服務並管理其依賴關係。
2. 應用更新
   • 當應用程式需要定期進行更新時，Helm 的版本控制功能可以幫助開發團隊輕鬆更新應用，也能夠快速回復到先前的穩定版本，以確保系統的穩定性。
   • 情境：一個應用在上線後，團隊需要定期推出新功能或修復 Bug，使用 Helm 的滾動更新功能可以逐步替換舊版本的 Pod，確保應用的持續可用。
3. 環境間的配置管理
   • 在不同的環境中(如開發、測試、正式)，應用的配置需求可能不同。Helm 允許開發團隊使用相同的 Chart 並根據 values.yaml 文件進行不同的配置管理，方便應用在不同環境中佈署。
   • 情境：一個微服務應用需要在開發環境中運行兩個 Pod，但在正式環境中需要運行 10 個 Pod。Helm 可以根據不同的配置文件進行靈活的佈署。
4. 回復 (Rollback)
   • 當新的應用版本上線後發現問題，Helm 提供了簡單的回復機制，讓應用能快速恢復到上一個版本，減少業務中斷時間。
   • 情境：新功能上線後發現性能問題，導致應用無法正常運行，Helm 能夠迅速將應用回復到上一個穩定版本，確保用戶體驗不受影響。

Helm vs kubectl

看到這邊，可能會產生 Helm 跟 kubectl 好像差不多的想法，但事實上它們在 Kubernetes 中扮演著不同的角色：

• kubectl 是 Kubernetes 的直接命令行工具，適合進行叢集管理和操作。
• Helm 是 Kubernetes 的應用管理工具，適合自動化佈署、升級、管理應用程式，特別是當應用需要佈署多個 Kubernetes 資源時。

1. 功能不同

• kubectl：
  • kubectl 是 Kubernetes 的命令行工具，主要用於與 Kubernetes API 互動。
  • 它允許我們管理 Kubernetes 叢集中的各種資源，比如 Pod、Service、Deployment 等。常見的操作包括佈署應用、管理資源、查看叢集狀態、排錯等。
  • 它是 Kubernetes 用戶進行叢集管理和操作的主要工具。
• Helm：
  • Helm 是一個 Kubernetes 的套件管理工具，用來簡化應用程式的佈署、升級和管理。
  • Helm 使用Chart來打包應用程式和其所有的 Kubernetes 資源定義，這樣可以更方便地佈署和管理應用的不同版本。Helm 提供了版本控制、回復和模板化功能。
  • Helm 可以看作是 Kubernetes 的應用管理工具，讓應用佈署和管理變得更加自動化和標準化。

2. 使用場景

• kubectl：
  • 主要用於日常的 Kubernetes 操作和資源管理。例如：手動創建 Pod、更新 Deployment、查看叢集狀態、調試問題等。
  • 適合直接與 Kubernetes API 互動，進行叢集的具體操作和調整。
• Helm：
  • 主要用於應用程式的管理，包括應用程式的安裝、升級、回復等。它簡化了應用程式的佈署，尤其是在複雜應用中，可以使用 Helm 的 Chart 一次定義多個 Kubernetes 資源。
  • 適合需要佈署多個資源或進行應用升級的情境。

3. 操作方式

• kubectl：

  • 操作單個資源，需要手動編寫 YAML 文件或指定命令來操作 Kubernetes 資源。例如，創建一個 Deployment 通常需要編寫一個 YAML 文件，並使用以下命令：

  kubectl apply -f deployment.yaml
  

• Helm：

  • 通過 Helm Chart，一個 Chart 可能包含多個 Kubernetes 資源的定義，並且支持模板化，可以根據需要動態調整參數。使用 Helm 安裝一個應用，只需要一行命令：

  helm install myapp stable/myapp
  

4. 版本控制

• kubectl：

  • 不提供原生的版本控制或回復機制，更新資源需要手動修改 YAML 文件並重新應用。

• Helm：

  • 提供內建的版本控制和回復功能，可以輕鬆回復到之前的版本。

  helm rollback myapp 1
  

結語&預告

今天我們介紹了如何使用 Helm 來管理 Kubernetes 的應用程式佈署。Helm 不僅簡化了 Kubernetes 應用的佈署過程，還提供了靈活的版本控制、配置管理和應用回復功能。透過 Helm，我們能夠更輕鬆地管理應用的生命週期，無論是在開發環境還是正式環境中，都能提高應用的穩定性與可維護性。

明天，我們將開始進行 Kubernetes 應用的基礎監控，學習如何使用 Prometheus 來收集、監控應用程式的性能數據，幫助我們及時發現問題並提升應用的穩定性！敬請期吧~

參考文件

• Helm 官方文檔
• Chocolatey 安裝
• Helm Chart Hub
• Kubernetes Deployment Docs
• Kubectl Commands