Kubernetes Charts资源包管理工具之Heml学习总结

实践环境

registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/labring/kubernetes:v1.27.16
registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/labring/helm:v3.8.2
简介

Helm 是 Kubernetes 生态体系中最焦点的包管理工具，被誉为“Kubernetes 的 apt/yum”，其操持目标是简化 Kubernetes 应用的摆设、管理与分发，通过尺度化的“包”格式（Chart）办理 Kubernetes 原生资源设置复杂、复用性差的痛点。
一、Helm 的焦点定位：Kubernetes 应用的“包管理器”

Helm 的本质是将 Kubernetes 应用的全部资源（Deployment、Service、ConfigMap、Secret 等）打包成一个可复用的“Chart”，并通过“Release”机制管理应用的生命周期（安装、升级、回滚、卸载）。其焦点类比：

• Chart：相当于 Linux 中的 .deb/.rpm包，或 Python 中的 pip包，包罗应用运行所需的全部 Kubernetes 资源模板与默认设置；
  
• Release：相当于“安装后的应用实例”，每个 Chart 可在集群中安装多次，天生多个独立的 Release（如同一 MySQL Chart 可摆设“开辟库”与“测试库”两个 Release）；
  
• Repository：相当于“应用市肆”，用于存储与共享 Chart（如公共的 Artifact Hub，或企业内部私有堆栈）。
  

二、Helm 的焦点概念剖析

要明白 Helm 的工作方式，必须把握以下四个焦点概念：
1. Chart：应用的“蓝图”

Chart 是 Helm 的打包格式，用于将 Kubernetes 应用的资源模板与设置封装为一个可复用的单位。其目次结构如下：

1. my-chart/
2. ├── Chart.yaml          # 必须：Chart 的元数据（名称、版本、描述、依赖等）
3. ├── values.yaml         # 必须：默认配置值（如副本数、镜像标签、资源限制）
4. ├── templates/          # 必须：Kubernetes 资源模板（带 Go 模板语法，如 deployment.yaml、service.yaml）
5. ├── charts/             # 可选：依赖的子 Chart（如应用依赖的数据库 Chart）
6. └── README.md           # 可选：Chart 的说明文档

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• templates/：存放带模板语法的 Kubernetes 资源文件，通过 values.yaml中的值动态渲染（如 {{ .Values.replicaCount }}会被更换为现实的副本数）；
  
• values.yaml：提供模板的默认值，用户安装时可覆盖（如 helm install --set replicaCount=3）。
  

2. Release：Chart 的“运行实例”

Release 是Chart 在 Kubernetes 集群中的详细运行实例。每实行一次 helm install，Helm 会根据 Chart 天生一个唯一的 Release（如 my-nginx-release），并记录其版本汗青（通过 helm history 检察）。Release 的焦点特性：

• 唯一性：同一 Chart 可在同一集群中安装多次，每个 Release 有独立的名称与资源；
  
• 版本管理：Helm 会记录每个 Release 的全部变动（如升级、回滚），支持一键回滚到恣意汗青版本（如 helm rollback  1）。
  

3. Repository：Chart 的“存储与共享中央”

Repository 是存储 Chart 的堆栈，雷同于 Docker Hub 或 PyPI。其焦点作用是：

• 共享 Chart：公共 Repository（如 Artifact Hub）提供数千个现成的 Chart（如 Nginx、MySQL、Redis），用户可直接搜索并安装；
  
• 私有摆设：企业可搭建内部 Repository（如通过 Harbor 或 ChartMuseum），用于存储内部应用的 Chart，实现尺度化分发。
  Helm 支持添加多个 Repository（如 helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami），并通过 helm repo update同步最新 Chart 列表。
  

4. Helm Client：下令行工具

Helm Client 是用户与 Helm 交互的紧张方式，通过下令行指令（如 helm install、helm upgrade、helm rollback）管理 Chart 与 Release。与 Kubernetes 原生的 kubectl差别，Helm Client 聚焦应用级别的管理（而非单个资源），比方：

• helm install my-nginx bitnami/nginx：安装 Bitnami 提供的 Nginx Chart，天生名为 my-nginx的 Release；
  
• helm upgrade my-nginx bitnami/nginx --set replicaCount=3：升级 my-nginx的副本数为 3；
  
• helm rollback my-nginx 1：回滚 my-nginx到版本 1。
  

三、Helm 的焦点代价：办理 Kubernetes 管理的痛点

Kubernetes 原生摆设应用须要编写大量 YAML 文件（如 Deployment、Service、ConfigMap），且需手动管理这些文件的版本、依靠与回滚，服从低且易堕落。Helm 针对这些痛点提供了以下焦点代价：
1. 简化摆设流程

通过 Chart 封装全部资源，用户只需实行一条下令（helm install）即可摆设复杂应用（如包罗前端、后端、数据库的微服务），无需手动创建多个 YAML 文件。
2. 尺度化与复用

Chart 将应用的资源设置尺度化（如同一的目次结构、模板语法），企业可将内部应用的 Chart 存储在私有 Repository 中，实现跨部分复用（如“付出服务”Chart 可被多个业务线利用）。
3. 版本控制与回滚

Helm 记录每个 Release 的全部变动（如升级时的设置修改），支持一键回滚到恣意汗青版本（如升级失败后回滚到稳固版本），低落生产环境的风险。
4. 依靠管理

Chart 可通过 requirements.yaml（Helm 2）或 Chart.yaml（Helm 3）声明依靠（如应用依靠 MySQL 数据库），Helm 会自动下载并安装依靠的 Chart，无需手动处置处罚
Helm安装

二进制安装

1. # tar -zxvf helm-v4.0.0-linux-amd64.tar.gz
2. # mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm

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下载地点：https://github.com/helm/helm/releases
参考链接：https://helm.sh/docs/intro/install
镜像安装（基于sealos）

1. # sealos run registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/labring/helm:v3.8.2

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阐明：基于 OCI 镜像的安装方式，通过 Sealos 工具将预打包的 Helm v3.8.2 镜像摆设到 Kubernetes 集群
入门示例--Nginx服务摆设

Chart资源包构造--极简版 Bitnami Nginx Helm Chart

参考毗连: https://github.com/bitnami/charts/tree/main/bitnami/nginx
文件构造结构

1. my-minimal-nginx/
2. ├── Chart.yaml          # Chart 元数据
3. ├── values.yaml         # 可配置参数（Deployment/Service 核心配置）
4. └── templates/
5.     ├── deployment.yaml # Deployment 模板
6.     └── service.yaml    # Service 模板（暴露外部 IP）

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📄 1. Chart.yaml（Chart 元数据）

界说 Chart 名称、版本、形貌等根本信息：

1. apiVersion: v2
2. name: my-minimal-nginx  # Chart 名称（部署后资源会带此前缀）
3. description: A simplified Helm chart to deploy Nginx with NodePort
4. version: 0.1.0          # Chart 版本（语义化版本，便于迭代）

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📄 2. values.yaml（焦点可设置参数）

存储 Deployment 和 Service 的默认设置（摆设时可通过 -f覆盖）：

1. image:
2.   repository: nginx       # Nginx 镜像仓库（用 Docker Hub 官方镜像，简化依赖）
3.   tag: latest             # 镜像标签（版本）
5. replicaCount: 1           # Nginx Pod 副本数（高可用，可按需调整）
7. service:
8.   type: NodePort          # 服务类型改为 NodePort
9.   port: 80                # Service 对外暴露的逻辑端口（集群内/外访问统一用 80）
10.   targetPort: 80          # 转发到 Nginx Pod 的端口
11.   nodePort: 30080         # （可选）指定节点上的端口，范围 30000-32767；不填则 K8s 自动分配

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📄 3. templates/deployment.yaml（Deployment 模板）

用 Go 模板语法 动态天生 Kubernetes Deployment YAML：

1. {{- /*
2.   deployment.yaml：定义 Nginx Deployment 资源
3.   模板逻辑：通过 {{ .Values.XXX }} 读取 values.yaml 配置，通过 {{ .Chart.XXX }}读取Chart.yaml配置，动态生成 YAML
4. - */ -}}
6. apiVersion: apps/v1
7. kind: Deployment
8. metadata:
9.   name: {{ .Release.Name }}-deployment  # 资源名 = 发布名 + 固定后缀
10.   labels:
11.     app: {{ .Chart.Name }}                    # 标签：关联 Chart 名称（my-minimal-nginx）
12. spec:
13.   replicas: {{ .Values.replicaCount }}        # 副本数（从 values.yaml 读取）
14.   selector:
15.     matchLabels:
16.       app: {{ .Chart.Name }}                  # Selector：匹配 Pod 标签（必须和 Pod 模板一致）
17.   template:
18.     metadata:
19.       labels:
20.         app: {{ .Chart.Name }}                # Pod 标签（必须和 selector.matchLabels 一致）
21.     spec:
22.       containers:
23.       - name: nginx-container                 # 容器名
24.         image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}"  # 镜像地址（仓库 + 标签）
25.         ports:
26.         - containerPort: {{ .Values.service.targetPort }}  # 容器暴露的端口（从 values.yaml 读取）

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📄 4. templates/service.yaml（Service 模板）

用 Go 模板天生 Kubernetes Service YAML，实现外部 IP 袒露：

1. {{- /*
2.   service.yaml：定义 Service 资源，支持 NodePort/LoadBalancer 暴露
3.   - NodePort：通过节点 IP + nodePort 访问（如 192.168.88.139:30080）
4.   - LoadBalancer：通过云厂商负载均衡器 IP 访问
5. - */ -}}
7. apiVersion: v1
8. kind: Service
9. metadata:
10.   name: {{ .Release.Name }}-service   # 服务名 = 发布名 + 固定后缀
11.   labels:
12.     app: {{ .Chart.Name }}                  # 标签：关联 Chart 名称
13. spec:
14.   type: {{ .Values.service.type }}          # 服务类型（从 values.yaml 读取：NodePort/LoadBalancer）
15.   selector:
16.     app: {{ .Chart.Name }}                  # 关联 Pod 标签（必须和 Deployment 模板的 labels 一致）
17.   ports:
18.   - protocol: TCP
19.     port: {{ .Values.service.port }}        # Service 逻辑端口（集群内访问用）
20.     targetPort: {{ .Values.service.targetPort }}  # 转发到 Pod 的端口
21.     {{- if eq .Values.service.type "NodePort" }}  # 仅 NodePort 类型时添加 nodePort 字段
22.     nodePort: {{ .Values.service.nodePort }}    # 节点上暴露的端口（范围 30000-32767，可选配置）
23.     {{- end }}

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🔧 摆设 & 验证（焦点步调）

1. 摆设到 Kubernetes 集群

进入 my-minimal-nginx所在目次，实行 helm install：

1. # helm install my-nginx ./my-minimal-nginx
2. NAME: my-nginx-release
3. LAST DEPLOYED: Sun Jan 18 22:44:32 2026
4. NAMESPACE: default
5. STATUS: deployed
6. REVISION: 1
7. TEST SUITE: None

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my-nginx是本次摆设的发布名（自界说，集群内唯一）。
2. 检察 Service 状态（确认 NodePort）

摆设完成后，实行以下下令检察 Service 状态（重点看 EXTERNAL-IP）：

1. # kubectl get svc -A
2. NAMESPACE     NAME               TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
3. default       kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1     <none>        443/TCP                  35h
4. default       my-nginx-service   NodePort    10.96.2.4     <none>        80:30080/TCP             57s
5. kube-system   hubble-peer        ClusterIP   10.96.2.226   <none>        443/TCP                  35h
6. kube-system   kube-dns           ClusterIP   10.96.0.10    <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   35h
7. # kubectl get svc my-nginx-service
8. NAME                             TYPE       CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
9. my-nginx-service   NodePort   10.96.0.178   <none>        80:30080/TCP   3m47s

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3. 检察pod状态

1. # kubectl get pod -o wide
2. NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP          NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
3. my-nginx-deployment-ff65df8fb-j6ct7   1/1     Running   0          2m25s   10.0.1.54   192-168-88-140   <none>           <none>

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4. 访问验证

Helm焦点下令

1. 添加 Chart 堆栈

1. # 添加官方仓库（推荐 Bitnami）
2. # helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
3. "bitnami" has been added to your repositories
5. # 更新仓库索引
6. # helm repo update
7. Hang tight while we grab the latest from your chart repositories...
8. ...Successfully got an update from the "bitnami" chart repository
9. Update Complete. ⎈Happy Helming!⎈

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2. 搜索 Chart

1. # 搜索 Nginx Chart
2. # helm search repo nginx
3. NAME                                    CHART VERSION        APP VERSION        DESCRIPTION                                       
4. bitnami/nginx                           22.4.3               1.29.4             NGINX Open Source is a web server that can be a...
5. bitnami/nginx-ingress-controller        12.0.7               1.13.1             NGINX Ingress Controller is an Ingress controll...
6. bitnami/nginx-intel                     2.1.15               0.4.9              DEPRECATED NGINX Open Source for Intel is a lig...

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3. 安装 Chart

1. # 基础安装（使用默认配置）
2. helm install my-nginx bitnami/nginx
4. # 自定义配置（通过 values.yaml 覆盖默认值）
5. helm install my-nginx bitnami/nginx -f values.yaml
7. # 安装时指定名称空间--指定安装到哪个名称空间
8. # helm install my-nginx-release ./my-minimal-nginx -n base_app
9. # helm install my-nginx-release ./my-minimal-nginx --namespace base_app
11. # 安装本地自定义Chart
12. # helm install my-nginx-release ./my-minimal-nginx
13. NAME: my-nginx-release
14. LAST DEPLOYED: Sun Jan 18 22:44:32 2026
15. NAMESPACE: default
16. STATUS: deployed
17. REVISION: 1
18. TEST SUITE: None

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阐明：偶然间实行卸载下令，再次安装时会报错：

1. Error: INSTALLATION FAILED: cannot re-use a name that is still in use

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此时实行helm list -n  看不到对应名称的发布。
办理方法：

1. # 查找残留的 Secret（Helm 3 默认存储方式）
2. kubectl get secrets -n <命名空间> | grep "sh.helm.release.v1.your-custom-release-name"
4. # 删除残留 Secret
5. kubectl delete secret sh.helm.release.v1.your-custom-release-name.v1 -n <命名空间>

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4. 检察已摆设的 Release

1. #列出所有 Release
2. # helm list
3. NAME            NAMESPACE        REVISION        UPDATED                                        STATUS          CHART                         APP VERSION
4. my-nginx        default          3               2026-01-18 23:54:01.031035787 +0800 CST        deployed        my-minimal-nginx-0.1.0                   
6. #查看 Release 详情
7. # helm status my-nginx
8. NAME: my-nginx
9. LAST DEPLOYED: Sun Jan 18 23:54:01 2026
10. NAMESPACE: default
11. STATUS: deployed
12. REVISION: 3
13. TEST SUITE: None

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5. 升级 Release

1. # 修改 values.yaml 后升级
2. helm upgrade my-nginx bitnami/nginx -f values.yaml
4. # 修改本地自定义Chart后升级
5. # helm upgrade my-nginx-release ./my-minimal-nginx
6. Release "my-nginx-release" has been upgraded. Happy Helming!
7. NAME: my-nginx-release
8. LAST DEPLOYED: Sun Jan 18 22:58:51 2026
9. NAMESPACE: default
10. STATUS: deployed
11. REVISION: 2
12. TEST SUITE: None

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6. 回滚 Release

1. # 查看 Release 历史版本
2. helm history my-nginx
4. # 回滚到指定版本（如 revision 2）
5. helm rollback my-nginx 2

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7. 卸载 Release

1. # helm uninstall my-nginx
2. release "my-nginx" uninstalled

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注意：如果Release不在默认名称空间下，则须要表现指定，如下：

1. helm uninstall my-nginx -n your_space_name

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