Helm：包管理与模板引擎

Helm 解决了什么问题

部署一个完整的应用（如 MySQL）需要创建 Deployment、Service、ConfigMap、Secret、PVC、ServiceAccount 等多个 YAML 文件，还需要按正确顺序 apply。Helm 将这些打包为一个 Chart，让你用一行命令完成整个应用的部署。

Helm 安装

# macOS
brew install helm

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

# 验证
helm version

Chart 目录结构

Chart 标准目录结构

my-app/
├── Chart.yaml           Chart 元数据（名称、版本、描述）
├── values.yaml          默认配置值（最重要的文件）
├── charts/              依赖的子 Chart
├── templates/           YAML 模板目录
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── configmap.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   ├── _helpers.tpl       模板辅助函数（下划线开头不渲染为资源）
│   └── NOTES.txt          安装成功后显示的提示信息
└── .helmignore           类似 .gitignore，打包时排除的文件

Chart.yaml

apiVersion: v2                    # Helm 3 使用 v2
name: my-app                      # Chart 名称
description: A simple web application
type: application                  # application 或 library
version: 0.1.0                    # Chart 版本（SemVer）
appVersion: "1.2.3"              # 应用版本（显示用，不影响部署）
dependencies:                     # 依赖的 Chart
- name: mysql
  version: 9.x.x
  repository: https://charts.bitnami.com/bitnami
  condition: mysql.enabled        # 可选条件，values 中控制是否启用

values.yaml

# 这是模板的默认值，用户可以通过 --values 或 --set 覆盖
replicaCount: 2

image:
  repository: nginx
  tag: "1.25"
  pullPolicy: IfNotPresent

service:
  type: ClusterIP
  port: 80

ingress:
  enabled: false                 # 默认不创建 Ingress
  host: example.com

resources:
  requests:
    cpu: 100m
    memory: 128Mi
  limits:
    cpu: 500m
    memory: 256Mi

mysql:
  enabled: true
  auth:
    rootPassword: changeme
    database: myapp

模板语法

Helm 使用 Go 模板语言（{{ }}）将 values.yaml 中的值注入 YAML 模板。

# templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ include "my-app.fullname" . }}     # 调用 _helpers.tpl 中的函数
  labels:
    {{- include "my-app.labels" . | nindent 4 }}  # 缩进 4 空格
spec:
  replicas: {{ .Values.replicaCount }}          # 注入 values
  selector:
    matchLabels:
      {{- include "my-app.selectorLabels" . | nindent 6 }}
  template:
    spec:
      containers:
      - name: {{ .Chart.Name }}                  # Chart 名称
        image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}"
        imagePullPolicy: {{ .Values.image.pullPolicy }}
        resources:
          {{- toYaml .Values.resources | nindent 10 }}  # 对象直接转 YAML
{{- if .Values.ingress.enabled }}              # 条件判断
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: {{ include "my-app.fullname" . }}
spec:
  rules:
  - host: {{ .Values.ingress.host }}
{{- end }}

Helm 常用命令

仓库管理

# 添加常用仓库
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo add stable https://charts.helm.sh/stable
helm repo update                     # 更新本地缓存

# 搜索 Chart
helm search repo mysql
helm search hub redis               # 从 Artifact Hub 搜索

# 查看 Chart 的 values
helm show values bitnami/mysql

安装与升级

# 安装（第一次部署）
helm install my-release bitnami/mysql \
  --namespace production \
  --create-namespace \
  --values prod-values.yaml \
  --set auth.rootPassword=myStrongPass

# 升级（更新配置或 Chart 版本）
helm upgrade my-release bitnami/mysql \
  --values prod-values.yaml

# install or upgrade（幂等，推荐在 CI 中使用）
helm upgrade --install my-release bitnami/mysql \
  --values prod-values.yaml

# 查看 Release 列表
helm list -A                          # 所有 namespace

# 查看 Release 状态
helm status my-release

# 查看发布历史
helm history my-release

# 回滚到上一版本
helm rollback my-release

# 回滚到指定版本
helm rollback my-release 2

# 卸载
helm uninstall my-release

创建自定义 Chart

# 创建 Chart 脚手架
helm create my-app

# 检查模板语法（不部署）
helm lint my-app/

# 渲染模板（查看生成的 YAML，不部署）
helm template my-release my-app/ \
  --values my-values.yaml

# 调试安装（--dry-run 只渲染，不实际部署）
helm install my-release my-app/ \
  --dry-run --debug

# 打包 Chart
helm package my-app/              # 生成 my-app-0.1.0.tgz

# 推送到 OCI 仓库（Helm 3.8+）
helm push my-app-0.1.0.tgz oci://registry.example.com/charts

多环境配置管理

# values-dev.yaml / values-staging.yaml / values-prod.yaml
# 每个环境只覆盖不同的部分

# 开发环境部署
helm upgrade --install my-app ./my-app \
  --namespace dev \
  -f values-dev.yaml

# 生产环境部署（基础值 + 生产覆盖值）
helm upgrade --install my-app ./my-app \
  --namespace production \
  -f values.yaml \
  -f values-prod.yaml \        # 后面的 -f 覆盖前面的
  --set image.tag=$CI_COMMIT_SHA  # --set 优先级最高

Chart 依赖管理

复杂应用往往由多个组件组成（如 app + redis + postgresql）。Helm 通过 Chart.yaml 中的 dependencies 字段声明依赖的子 Chart，实现整体打包部署。

# Chart.yaml 中声明依赖
apiVersion: v2
name: my-app
version: 1.0.0
dependencies:
- name: redis
  version: "19.x.x"                # 版本范围约束
  repository: https://charts.bitnami.com/bitnami
  condition: redis.enabled         # 可通过 values 动态启用/禁用
- name: postgresql
  version: "15.x.x"
  repository: https://charts.bitnami.com/bitnami
  alias: db                          # 别名，values 中用 db.xxx 引用

# 下载依赖（生成 charts/ 目录和 Chart.lock 文件）
helm dependency update ./my-app

# 覆盖子 Chart 的 values（格式：子chart名.键名）
helm install my-release ./my-app \
  --set redis.auth.enabled=false \
  --set db.primary.persistence.size=100Gi

# 查看已安装 Release 的实际 values（包含默认值）
helm get values my-release --all

Helm 模板高级技巧

Helm 模板使用 Go template 语法，常用的高级技巧：

# _helpers.tpl：定义可复用的命名模板
{{- define "my-app.labels" -}}
app.kubernetes.io/name: {{ .Chart.Name }}
app.kubernetes.io/version: {{ .Chart.AppVersion }}
helm.sh/chart: {{ .Chart.Name }}-{{ .Chart.Version }}
{{- end }}

# 在其他模板中引用
metadata:
  labels:
    {{- include "my-app.labels" . | nindent 4 }}

# 使用 sha256sum 触发配置变更时的 Pod 重启
annotations:
  checksum/config: {{ include (print $.Template.BasePath "/configmap.yaml") . | sha256sum }}

# range 循环生成多个资源
{{- range .Values.ingress.hosts }}
- host: {{ .host }}
  http:
    paths:
    {{- range .paths }}
    - path: {{ .path }}
    {{- end }}
{{- end }}