初探云原生应用管理（一）: Helm 与 App Hub
系列介紹：初探云原生應(yīng)用管理系列是介紹如何用云原生技術(shù)來構(gòu)建、測(cè)試、部署、和管理應(yīng)用的內(nèi)容專輯。做這個(gè)系列的初衷是為了推廣云原生應(yīng)用管理的最佳實(shí)踐，以及傳播開源標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)。通過這個(gè)系列，希望幫助大家學(xué)到 Kubernetes、Helm、Gitops、Kustomize 等新知識(shí)。
這是大廠程序員小張普普通通的一個(gè)早晨，大家好像在討論著什么：
“什么？聽說隔壁公司在用 K8s 發(fā)布應(yīng)用了？”
“據(jù)說在用 Helm ！”
像往常，小張根本不關(guān)心這些無聊的討論。他穩(wěn)穩(wěn)的坐在辦公桌前，打開公司內(nèi)部自研的、魔改 Gitlab 打造的項(xiàng)目管理系統(tǒng)，點(diǎn)擊了好幾個(gè) Button 之后，開始一天辛勤的勞作。
但這一次不知道為何，小張的內(nèi)心居然有點(diǎn)慌：
“ Helm？啥是 Helm ?”
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Helm: K8s 應(yīng)用部署與打包工具
如果一個(gè)用戶想要部署起來一個(gè)K8s 應(yīng)用，最快捷的方法是什么呢？
我們知道，Kubernetes (簡(jiǎn)稱 k8s ) 是一個(gè)能夠部署和管理容器的平臺(tái)。然而，在 k8s 里還沒有抽象到“應(yīng)用”這一層概念。一個(gè)應(yīng)用往往由多個(gè) k8s 資源 ( Deployment、Service、ConfigMap ）組成。所以，我們需要一個(gè)工具在 k8s 之上來部署和管理一個(gè)應(yīng)用所包含的資源（ K8s API Resource ），這就是 Helm 所做的事情。
除此以外，Helm 定義了一套 Chart 格式來描述一個(gè)應(yīng)用。怎么理解 Chart 呢？打個(gè)比方，一個(gè)安卓程序打包成 APK 格式，就可以安裝到任意一臺(tái)運(yùn)行安卓系統(tǒng)的手機(jī)上。如果我們把 k8s 比做安卓系統(tǒng)，K8s 應(yīng)用比做安卓程序，那么 Chart 就可以比做 APK。這也意味著，K8s 應(yīng)用只要打包成 Chart ，就可以通過 Helm 部署到任意一個(gè) k8s 集群上。
通常來說，我們可以直接使用別人已經(jīng)做好的 Helm Chart ，就跟使用 Docker 鏡像一樣。所以，Helm 社區(qū)已經(jīng)維護(hù)了一個(gè)官方 Helm Hub，這個(gè) Hub 里包含的應(yīng)用非常豐富，是目前云原生開發(fā)者搜索和下載應(yīng)用的主要站點(diǎn)。
AppHub: Helm Hub 的中國(guó)小站
不過，遺憾的是，在國(guó)內(nèi)使用 Helm Hub，對(duì)于絕大多數(shù)開發(fā)者來說都是很痛苦的一件事情。
原因很簡(jiǎn)單，隨便打開一個(gè) Charts 文件，你就會(huì)看到這個(gè)文件里充斥著大量的不可訪問的鏡像 URL ：
或者是依賴根本訪問不到的 Charts 庫：
咱們軟件工程師的時(shí)間這么寶貴（少），根本不想花時(shí)間解決這些無聊的網(wǎng)絡(luò)問題上（大霧）！
可是，看著國(guó)外的程序員們通過一條 helm install 命令就把應(yīng)用部署起來，咱們?cè)趺锤杏X還是有點(diǎn)酸呢 ……
所以在正式開始探索云原生應(yīng)用管理之前，我們首先要為你介紹一個(gè)叫做“開放云原生應(yīng)用中心” ( Cloud Native App Hub，簡(jiǎn)稱 AppHub ) 的服務(wù)，它的主頁是：https://developer.aliyun.com/hub。
AppHub 是一個(gè)托管在國(guó)內(nèi)公有云上、全公益性的 Helm Hub “中國(guó)站”，它的后端由阿里云容器平臺(tái)團(tuán)隊(duì)的三位工程師利用 20% 時(shí)間開發(fā)完成。
而這個(gè)站點(diǎn)的一個(gè)重要職責(zé)，就是把所有 Helm 官方 Hub 托管的應(yīng)用自動(dòng)同步到國(guó)內(nèi)；同時(shí)，自動(dòng)將 Charts 文件中的 gcr.io 等所有有網(wǎng)絡(luò)訪問問題的 URL 替換成為穩(wěn)定的國(guó)內(nèi)鏡像 URL 。
這樣，國(guó)內(nèi)的開發(fā)者也可以自由的使用 helm install 來安裝應(yīng)用了！
接下來，我們就進(jìn)入喜聞樂見的實(shí)踐環(huán)節(jié)！
實(shí)例：用最快的速度部署 Guestbook
首先，當(dāng)然是安裝 Helm 。
在這里我們強(qiáng)烈推薦你使用 Helm v3 版本。
Helm v3 跟 Helm v2 的區(qū)別就像 Python 2 和 3 那么大，而且還比 Helm v2 要好用的多（比如：不需要安裝服務(wù)端組件 Tiller）。我們下周的《為什么你必須盡快轉(zhuǎn)向 Helm v3 》文章，會(huì)為你解釋這個(gè)事情。
而為了方便國(guó)內(nèi)開發(fā)者使用，我們已經(jīng)自動(dòng)同步了 Helm v3 二進(jìn)制文件的下載鏈接到國(guó)內(nèi)（一定要試，真的是秒下）：
- MacOS amd64 tar.gz
- MacOS amd64 zip
- Linux 386
- Linux amd64
- Linux arm64
- Windows amd64
下載到 Helm 二進(jìn)制文件直接解壓到 $PATH 下就可以使用了。
接下來，我們使用 Helm 快速部署一個(gè) guestbook 應(yīng)用。這里假設(shè)你有一個(gè)阿里云 Kubernetes 服務(wù)在運(yùn)行了（如果沒有的話也沒關(guān)系，下面還有自建 K8s 集群的例子）。
第一步是添加 apphub 作為你的 Helm Hub Repo：
$ helm repo add apphub https://apphub.aliyuncs.com可以直接在命令行搜索 guestbook：
$ helm search guestbook NAME CHART VERSION APP VERSION DESCRIPTION apphub/guestbook 0.2.0 1.0.0 A Helm chart to deploy Guestbook three tier web...然后，只需一行命令即可:
$ helm install guestbook apphub/guestbook訪問 Guestbook 服務(wù)
部署完成后，運(yùn)行以下命令來查詢并等待 pods 啟動(dòng)完畢 ( Running ):
$ kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE guestbook-d85895895-5mdx6 1/1 Running 0 5m59s guestbook-d85895895-zh4l4 1/1 Running 0 5m59s redis-master-7b5cc58fc8-2wjmn 1/1 Running 0 5m59s redis-slave-859585ff7f-4v9hj 1/1 Running 0 5m59s redis-slave-859585ff7f-fppqn 1/1 Running 0 5m59s查詢服務(wù)地址:
$kubectl get service -l app.kubernetes.io/name=guestbook NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE guestbook LoadBalancer 172.21.1.213 47.95.136.189 3000:32244/TCP 11m通過 External IP 即可訪問 guestbook 服務(wù):
使用 Minikube 或者自建 K8s 集群？
實(shí)際上，K8s 本身是不區(qū)分云上服務(wù)還是自建集群的。只不過在沒有云提供的負(fù)載均衡服務(wù)的話，Service 的訪問方式會(huì)稍微麻煩一些，比如使用 NodePort ：
$ helm install guestbook apphub/guestbook --set service.type=NodePort這條命令執(zhí)行完之后，應(yīng)用會(huì)自動(dòng)提示你接下來的訪問方式。而通過–set 這種方式設(shè)置應(yīng)用參數(shù)到底是怎么回事，我們后面的文章會(huì)細(xì)聊。
如果是 Minikube 的話，還需要把這個(gè) NodePort Service 從 Minikube 里映射出來才能訪問：
$ minikube service guestbook試用“一鍵安裝” (體驗(yàn)功能)
除了正常的部署方法， AppHub 上也可以通過網(wǎng)頁 UI 來體驗(yàn)一鍵部署 Chart 到任何云的 k8s 上。
舉個(gè)例子，只需打開 guestbook 應(yīng)用詳情頁面，點(diǎn)擊 “一鍵安裝”:
然后在”安裝參數(shù)“彈窗里填寫相應(yīng)的服務(wù)器 URL 和 base64 編碼的證書數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊“確認(rèn)”，AppHub 就會(huì)嘗試安裝 guestbook chart 到對(duì)應(yīng) k8s 集群上，成功后會(huì)彈窗通知。
不過，這個(gè)功能目前只是“體驗(yàn)”，因?yàn)槟悻F(xiàn)在還沒辦法在 AppHub 上直接修改應(yīng)用的配置參數(shù)。在線進(jìn)行“應(yīng)用定制”的功能就在 AppHub 的 Roadmap 里，預(yù)計(jì)下個(gè)月會(huì)上線。
不過，說起 Roadmap 的話：
AppHub 6 個(gè)月內(nèi)的 Roadmap ，都在 Github 上開源！
是的，你可以通過 Github 來隨時(shí)對(duì)這個(gè) Helm Hub 中國(guó)小站點(diǎn)提出你的改進(jìn)思路。比如：如何更好的做“應(yīng)用定制”？如何對(duì)接和托管你自己的 Charts Repo ？等等。
我們的口號(hào)是：每一位中國(guó)開發(fā)者，都是我們的 PM ！（認(rèn)真臉）
遠(yuǎn)不止 Helm ！
可以看到，通過 Helm 快速部署起來K8s 應(yīng)用的過程，使用門檻和心智負(fù)擔(dān)都是非常低的。而相比于傳統(tǒng)的應(yīng)用構(gòu)建、編排和發(fā)布的流程，Helm + K8s 的自動(dòng)化組合正在迅速成為云時(shí)代提升開發(fā)者效率的不二法寶。
而這里介紹到的所有同步自官方 Hub Repo 的應(yīng)用 Charts ，全都托管在這個(gè) Github 上: cloudnativeapp/charts。大家有對(duì) AppHub 相關(guān)的任何吐槽，都?xì)g迎來這個(gè) Repo 提 issue ；也歡迎來通過提交 pull requests 把你的 Charts 和 Repo 加入到 AppHub 上。
不過，如果深入使用過 Helm 一段時(shí)間后，你可能會(huì)有些其他的感受：
比如： “Helm 里的 Release 的概念到底是啥意思？ Helm 的 Rollback 又是咋回事兒，跟 K8s 是啥關(guān)系？”
“Helm 對(duì) K8s 應(yīng)用管理的流程，好像不是那么的 Native 啊，總感覺哪里不對(duì)啊。”
在后面的幾篇文章中，我們會(huì)和大家一起深入的分析 Helm 這套體系的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，梳理在 K8s 架構(gòu)中使用 Helm 的最佳實(shí)踐，分享和講解 Kustomize 流程和 GitOps 架構(gòu)，以及更多的云原生應(yīng)用管理的實(shí)例。
敬請(qǐng)期待吧！
作者簡(jiǎn)介: 鄧洪超，阿里云工程師，前 CoreOS 軟件工程師、Kubernetes Operator 機(jī)制的初始作者之一、Operator 第二人（因?yàn)榈谝蝗耸抢铐?#xff09;，對(duì) K8s 應(yīng)用管理體系有較多的研究和經(jīng)驗(yàn)。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的初探云原生应用管理（一）: Helm 与 App Hub的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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