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[编辑的话] 本文中，笔者将以一个 Spring Boot 程序为例，介绍如何在软件研发端到端过程中是使用 Helm

容器即进程，Kubernetes则解决了如何部署和运行应用的问题。对于任何一个部署在 Kubernetes 的应用而言，通常都可以由几个固定的部分组成: Ingress 、 Service 、 Deployment 等。直接使用 Kubernetes 原生的YAML定义服务，虽然能一定程度上简化应用的部署，但是对于大部分研发人员来说编写和使用YAML依然是一件相对痛苦的事情。Helm应运而生，Helm作为Kubernetes下的包管理工具，对原生服务定义过程进行了增强，通过模板化，参数化的形式大大简化用户部署Kubernetes应用的复杂度。

本文中，笔者将以一个Spring Boot程序为例，介绍如何在软件研发端到端过程中是使用 Helm。本文中所使用的示例代码可以通过 GitHub 下载

创建应用程序

项目采用Maven作为项目的编译和构建工具，项目目录结构如下：
├── README.md
├── chart
│ ├── Chart.yaml # Chart基本信息
│ ├── charts # 依赖
│ ├── templates # Kubernetes模板
│ │ ├── NOTES.txt
│ │ ├── _helpers.tpl
│ │ ├── deployment.yaml
│ │ ├── ingress.yaml
│ │ └── service.yaml
│ └── values.yaml # 变量
├── Dockerfile # Dockerfile定义
├── entrypoint.sh # 容器的entrypoint.sh文件
├── mvnw
├── mvnw.cmd
├── pom.xml
├── src # 应用源码
│ └── main
│ └── java
│ └── hello
│ ├── Application.java
│ └── HelloController.java

该项目 SCM 中通过基础实施即代码的方式，我们定义了应用的3大要素：应用源码，应用是如何构建的(Dockerfile) 以及应用是如何部署的 (Chart)

构建容器镜像

容器相关内容:

├── Dockerfile # Dockerfile定义
├── entrypoint.sh # 容器的entrypoint.sh文件

为了简化容器镜像构建过程，在 Dockerfile 中我们采用了 Multi-Stage Builds的方式构建镜像，Dockerfile 的具体内
容如下:

# Build
FROM maven:3.5.0-jdk-8-alpine AS builder
ADD ./pom.xml pom.xml
ADD ./src src/
RUN mvn clean package

# Package
FROM java:8
COPY --from=builder target/gs-spring-boot-0.1.0.jar gs-spring-boot.jar
RUN bash -c 'touch /gs-spring-boot.jar'
ADD entrypoint.sh entrypoint.sh
RUN chmod +x entrypoint.sh
ENTRYPOINT ["./entrypoint.sh"]

在第一个阶段中，我们将 pom.xml 以及源码加载到一个 Maven 基础镜像中，并命名为 builder，通过 mvn clean package命令实现Java源码的编译打包，产生的jar包会保存到容器的targets目录下。

(集团内部很难非两阶段处理, 因为需要使用到集团的 mvn repo, 需要配置各种 xml 文件, 比较麻烦)

在第二个阶段中，我们在java:8基础镜像的基础上直接从builder容器中拷贝jar文件，到当前容器中。为了能够在容器中运行该jar文件，这里我们定义了一个entrypoint.sh作为容器的启动命令，其内容如下：

#!/usr/bin/env bash
ACTIVE_PROFILE=${PROFILE:=default}
java -Xmx1024m -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -jar gs-spring-boot.jar --spring.profiles.active=${ACTIVE_PROFILE} $@

这里需要注意的是在命令的最后我们添加了一个$@，该语法可以获取命令命令行中的所有参数，这样在后期运行容器时，可以在命令行中使用参数，覆盖应用的默认配置，例如 --spring.profiles.active=prod。

运行以下命令，编译并打包应用：

$ docker build -t yunlzheng/spring-app . # 修改为自己的镜像仓库
Sending build context to Docker daemon  16.38MB
Step 1/10 : FROM maven:3.5.0-jdk-8-alpine AS builder
---> 67d11473f554
......
Successfully built e332622092ce
Successfully tagged yunlzheng/spring-app:latest

上传镜像到镜像仓库中（需要实现注册容器镜像服务）。

docker push yunlzheng/spring-app # 修改为自己的镜像仓库

构建Chart

通过容器镜像我们为服务定义了一个隔离的运行时环境，而为了能够让我们的应用程序能够运行到 Kubernetes 集群当中，我们还需要定义 Helm 相关的内容，来标准化容器的编排和部署信息:

├── chart
│   ├── Chart.yaml # Chart基本信息
│   ├── charts # 依赖
│   ├── templates # Kubernetes模板
│   │   ├── NOTES.txt
│   │   ├── _helpers.tpl
│   │   ├── deployment.yaml
│   │   ├── ingress.yaml
│   │   └── service.yaml
│   └── values.yaml # 变量

在以上结构中我们定义了该应用是如何在Kubernetes集群中运行的。在初始化应用时，用户可以通过使用Helm命令生成以上内容:

$ helm create chart
Creating chart

Chart我们可以理解为一组 Kubernetes manifest 文件的模板，Chart.yaml中包含了该Chart的基本信息，如名称, 版本等：

apiVersion: v1
appVersion: "1.0"
description: A Spring Boot Application
name: chart
version: 0.1.0

在values.yaml中，我们定义了当前模板中所有的变量，如下所示：

replicaCount: 1
image:
repository: yunlzheng/spring-app #修改为自己的镜像
tag: latest
pullPolicy: IfNotPresent
service:
type: ClusterIP
port: 8080 #容器映射的端口
ingress:
enabled: true # 打开集群ingress
annotations: {}
# kubernetes.io/ingress.class: nginx
# kubernetes.io/tls-acme: "true"
path: /
hosts:
- spring-example.local
tls: []

templates目录下，则是Kubernetes用户熟悉的如deployment.yaml，service.yaml。当然你也可以根据自己的需求添加更多的模板文件。

以deployment.yaml为例，文件内容如下所示：

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
name: {{ template "chart.fullname" . }}
labels:
app: {{ template "chart.name" . }}
chart: {{ template "chart.chart" . }}
release: {{ .Release.Name }}
heritage: {{ .Release.Service }}
spec:
replicas: {{ .Values.replicaCount }}
selector:
matchLabels:
  app: {{ template "chart.name" . }}
  release: {{ .Release.Name }}
template:
metadata:
  labels:
    app: {{ template "chart.name" . }}
    release: {{ .Release.Name }}
spec:
  containers:
    - name: {{ .Chart.Name }}
      image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}"
      imagePullPolicy: {{ .Values.image.pullPolicy }}
      ports:
        - name: http
          containerPort: 8080
          protocol: TCP

在文件中使用了values.yaml中定义的相关变量，如Values.replicaCount，Values.image.repository，Values.image.tag等，使用这些变量的好处是，在部署Chart的时候，我们可以在命令行中动态修改这些变量的值，例如，修改镜像部署的版本等， service.yaml中的内容也是类似的，这里就不做描述。

完成以上内容后，我们就可以将当前应用打包成一个Chart文件，首先我们需要验证一下Chart文件的内容：

$ cd chart
$ helm lint
==> Linting .
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended
1 chart(s) linted, no failures

在确认Chart格式没有问题之后，开发人员就可以直接通过Helm部署实例到Kubernetes集群：

$ cd chart
$ helm install .

省略其它输出

==> v1/Service
NAME                        TYPE       CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP  PORT(S)   AGE
womping-sparrow-spring-app  ClusterIP  172.19.11.41  <none>       8080/TCP  1s
NOTES:
1. Get the application URL by running these commands:
http://spring-example.local/

开发人员访问，并验证应用是否按照预期运行：

发布Chart

在确认应用能够正常运行之后，我们就可以对Chart进行打包和发布了。对于运维和测试人员，而言，他们只需要直接使用特定版本的应用Chart，并对其进行测试或者是部署：

$ cd ..
$ helm package chart
Successfully packaged chart and saved it to: /Users/yunlong/workspace/project-samples/containerization-spring-with-helm/chart-0.1.0.tgz

在默认情况下，helm package命令会使用 Charts.yaml 中文件定义的版本。而如果在持续集成工具中，如果我们希望每次都能动态生成一个新版本的Chart，那在打包时，可以通过 —version，动态修改，从而确保每次持续集成过程都能产生一个新的版本，并且能够对该版本进行独立验证。

$ helm package chart --version 0.0.2
Successfully packaged chart and saved it to: /workspace/tmp/spring-sample/chart-0.0.2.tgz

万事具备，当然现在还没有任何人能够使用你构建的Chart，为了能够让其他人（测试、运维、or anyone）能够使用Chart，我们需要将Chart发布到一个公共的仓库（Repository）当中。

Helm官方提供了一个名叫 Chartmusem 的开源项目，支持对接AWS S3，Google Storage，Alibaba OSS等存储服务，用户可通过其API上传Chart，并且自动生成仓库索引文件，有精力的同学可以自行研究。

这里我们直接使用阿里云效提供的Helm仓库服务，用户只需要注册账号，并开通私有仓库服务，即可免费创建自己私有的，无容量限制的 Helm 仓库。

由于通过阿里云效创建的Helm仓库是私有的，因此在添加仓库时需要通过参数--username=kHKvnX和--password=WsCH7zuHH2指定用户名和密码:

helm repo add play-helm https://repomanage.rdc.aliyun.com/helm_repositories/26125-play-helm --username=kHKvnX --password=WsCH7zuHH2

为了更好的Chart发布体验，Helm官方为Chartmusem提供了一个Helm Push的插件，云效Helm仓库服务对该插件进行了完整兼容，因此用户可以直接使用该插件完成Chart的发布：

安装Helm Push插件：

$ helm plugin install https://github.com/chartmuseum/helm-push
Downloading and installing helm-push v0.7.1 ...
https://github.com/chartmuseum/helm-push/releases/download/v0.7.1/helm-push_0.7.1_darwin_amd64.tar.gz
Installed plugin: push

由于已经将Helm仓库添加到了本地，我们可以直接使用以下命令将Chart发布到仓库中：

$ helm push chart-0.1.0.tgz play-helm 
Pushing chart-0.1.0.tgz to play-helm...
Done.

发布完成后重新更新本地仓库索引：

$ helm update
...Successfully got an update from the "play-helm" chart repository
...Successfully got an update from the "stable" chart repository
Update Complete. ⎈ Happy Helming!⎈

搜索play-helm仓库并部署的Chart：

$ helm search play-helm
NAME CHART VERSION APP VERSION DESCRIPTION
play-helm/chart 0.1.0 1.0 A Spring Boot Application

$ helm install play-helm/chart

其它的小技巧

在发布镜像的时候指定版本:

$ helm push chart-0.1.0.tgz play-helm --version=0.2.0
Pushing chart-0.2.0.tgz to play-helm...
Done.

直接发布Chart目录：

$ helm push chart play-helm --version=0.3.0
Pushing chart-0.1.0.tgz to play-helm...
Done.

在不添加Helm仓库的情况下直接发布Chart：

$ helm push chart https://repomanage.rdc.aliyun.com/helm_repositories/26125-play-helm --username=kHKvnX --password=WsCH7zuHH2
Pushing chart-0.1.0.tgz to https://repomanage.rdc.aliyun.com/helm_repositories/26125-play-helm...
Done.

小结

到目前为止，我们展示了如何在软件研发的端到端过程中使用Helm，通过基础设施即代码的模式，开发人员可以直接在源码中通过Chart定义管理应用的部署架构，在完成开发工作后开发人员只需要将Chart发布到Helm仓库中，接下来无论是测试，还是运维都可以直接使用Chart快速在Kubernetes集群中对应用进行测试与发布。

下一篇文章中，我们将会介绍如何使用Jenkins构建一条基于容器和Helm的持续交付流水线，同时介绍研发团队中的不同角色如何围绕Helm，围绕持续交付流水线实现一个高效，协作的研发流程。

Rancher

使用Helm优化Kubernetes下的研发体验：基础设施即代码