深度解读Helm 3: 犹抱琵琶半遮面

2021-11-23 17:39:07

自去年年初开始放风Helm v3将要开始开发，到去年年底KubeConn 上海被一堆人追问到底啥时候发版本。今年五月份，Helm v3 终于发布了第一个alpha版本，让我们来一窥新版本的Helm 到底带来了什么。

Removal of Tiller

Helm 3最大的期待莫过于移除掉Tiller。很难想象一个开源项目，移除其中的一个核心组件会受到如此巨大的欢迎，其实毫不吝啬的说，Helm v3 alpha 1最大的功能就是去除了tiller。

由于历史原因，tiller 在集群应用版本管理和查询上扮演了重要的角色。但是随着RBAC等权限控制体系的组件完善，多租户和安全的需求日益兴起，tiller变得越来越不安全，社区在权限控制领域遇到了极大的阻碍。

移除tiller的好处主要有一下几点:

更加简单和灵活的架构
可以直接使用Kubernetes API交互
客户端渲染Chart，在Kubernetes集群中存储release信息
客户使用壁垒更加的降低

CLI changes

helm delete ---> helm uninstall: 曾经完全删除一个release需要helm delete xxx --purge，现在只需要uninstall就可以，purge会作为一个默认的行为
helm inspect ---> helm show: 这里可以查看Chart的具体信息
helm fetch ---> helm pull: 与docker pull看齐，为下一步兼容registry 做铺垫，像拉取镜像一样拉取Chart部署

Breaking Changes (Warning)

Namespaces changes

Helm v2 只使用tiller 的namespace 作为release信息的存储，这样全集群的release名字都不能重复。Helm v3只会在release安装的所在namespace记录对应的信息，这样不同的namepsace就可以出现相同名字的release。

同样的原因，如果已经使用Helm v2创建了release，那么就无法使用helm v3来进行升级操作，因为无法将原来的单一namespace信息迁移到所属namespace 下。这一块的迁移功能，社区正在紧锣密鼓的开发中

Chart dependency management

老版本通过requirements.yaml和requirements.lock 来管理Chart的依赖，一个requirements.yaml 一般长相如下

dependencies:
- name: mariadb
  version: 5.x.x
  repository: https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com/
  condition: mariadb.enabled
  tags:
- database

新版本直接使用Chart.yaml 来记录依赖信息,新的Chart.yaml格式和requirements.yaml 基本相同

  dependencies:
  - name: mariadb
    version: 5.x.x
    repository: https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com/
    condition: mariadb.enabled
    tags:
      - database

Generate Name

老版本Helm 可以直接安装chart 并不需要指定名称，Helm v3需要指定名称

Try

我们来试用一下Helm v3，下载地址在这里https://github.com/helm/helm/releases/tag/v3.0.0-alpha.1。为了防止与已经安装的Helm v2冲突，我们需要设置一下
$HELM_HOME set an alternative location for Helm files. By default, these are stored in ~/.helm，比如放到/tmp目录下。安装完毕后，helmv3 init初始化一下就可以使用。

我们使用wordpress为例子

[root@iZ8vbbnhdit552y4lytxpiZ ~]# ./helmv3 install stabel/wordpress

[root@iZ8vbbnhdit552y4lytxpiZ ~]# ./helmv3 ls
NAME       NAMESPACE    REVISION    UPDATED                                    STATUS      CHART
test-v3    default      1           2019-05-27 16:50:46.100265945 +0800 CST    deployed    wordpress-0.6.13

可以看到，目前已经存在的Chart可以完全无缝迁移到helmv3 ，完全兼容。只是不需要tiller 来协助安装。以前Helm v2存储的release 都在tiller 所在的namespace。

[root@iZ8vbbnhdit552y4lytxpiZ ~]# kubectl get cm -n kube-system -l OWNER=TILLER
NAME                   DATA   AGE
wordpress-default.v1   1      26h
wordpress-default.v2   1      26h
wordpress-default.v3   1      26h

这就是Helm v2存储release 信息的地方，可以看到都在kube-system命名空间下。

[root@iZ8vbbnhdit552y4lytxpiZ ~]# kubectl get secret | grep word
test-v3-wordpress                                 Opaque                                2      26h
wordpress-default-mariadb                         Opaque                                2      26h
wordpress-default-wordpress                       Opaque                                2      26h

在看Helm v3，所有的信息都存储在release对应的namespace 下，而且以secret存储。这是v2和v3很不相同的地方。

Migrate from v2 to v3

针对目前已经存在的chart, helm v3可以无缝安装，无需迁移
v2与v3可以共存，tiller 可以继续存在
已经使用v2安装的release，不能通过v3来升级，查看

Pushing Charts to OCI Registries

在如何远程托管Chart这件事上，经历了很多次的发展。最初是保存在本地，然后是打成压缩包，上传到oss 等远程存储，然后社区出现了Chartmuseum 这样的开源工具，提供公共的Chart托管。但是关于权限认证等方便并没有很好的解决方案。同时在后端存储方面，也没有能像Docker Registry 那样很好的节省空间避免重复存储的功能。

因此所有的目光都转向了Docker Registry，毕竟目前各大厂商都已经提供了镜像托管功能，能否复用这个能力来托管Chart是一个很好的方向。由此微软推出了 OCI Registry As Storage。根据镜像 OCI 标准规范，复用Registry 来存储Chart。这个目前已经集成到Helm v3试验版本里面。

我们来试用一下这个功能.
首先本地启动一个registry
docker run -dp 5000:5000 --restart=always --name registry registry:2

然后下载一个chart包helm fetch stable/wordpress

[root@iZ8vbbnhdit552y4lytxpiZ ~]# ./helmv3 chart save wordpress localhost:5000/wordpress:latest
Name: wordpress
Version: 0.6.13
Meta: sha256:83c48dd3c01a2952066ead67023ea14963a88db4287650baad5ea1ddd8ff9590
Content: sha256:248c8c68f4f614003c8b1a9d78787e5f07e979e9b996981df993cf380f498c97
latest: saved


[root@iZ8vbbnhdit552y4lytxpiZ ~]# ./helmv3 chart list
REF                                NAME         VERSION    DIGEST     SIZE        CREATED
localhost:5000/wordpress:latest    wordpress    0.6.13     248c8c6    12.0 KiB    11 seconds


[root@iZ8vbbnhdit552y4lytxpiZ ~]# ./helmv3 chart push localhost:5000/wordpress:latest
The push refers to repository [localhost:5000/wordpress]
Name: wordpress
Version: 0.6.13
Meta: sha256:83c48dd3c01a2952066ead67023ea14963a88db4287650baad5ea1ddd8ff9590
Content: sha256:248c8c68f4f614003c8b1a9d78787e5f07e979e9b996981df993cf380f498c97
latest: pushed to remote (2 layers, 12.6 KiB total)

这样就完成了将Chart 推送到Registry的功能。这个功能目前处于实验性质，社区还是希望未来大家能够都转到这种存储方式上来。

What's Next

alpha1: 移除Tiller，提供Library charts, 存储格式改成secret，开始OCI集成工作
alpha2: 更好的 OCI 集成，Lua 模板支持
alpha3: 重构更新策略（可能是客户端侧进行，也可能是服务端侧进行）

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