YAML 模版老去？Helm Chart 或将应用分发事实标准

2018 年 6 月，Helm 正式加入 CNCF 孵化项目；2018 年 8 月，据 CNCF 的调研表明，有百分之六十八的开发者选择了 Helm 作为其应用包装方案；2019 年 6 月，阿里云正式开放了开放云原生应用中心，为国内用户提供了海量的本地化 Helm Charts 应用；2019 年 7 月，阿里云镜像服务企业版正式开放了 Helm Charts 托管能力，允许企业版用户完成私有 Helm Charts 的推送、拉取以及批量管理。

Helm Chart 究竟是什么？

伴随着云原生技术的迅速崛起，Kubernetes 已经成为事实上应用容器化平台的标准，成为了云原生领域的一等公民。它以一种声明式的容器编排与管理体系，让软件交付变得越来越标准化。具体来说，Kubernetes 提供了统一模式的 API，能以 YAML 格式的文件定义 Kubernetes 集群内的资源。这些资源的种类繁多，例如无状态应用的部署 Deployment，有状态应用的部署 StatefulSet，配置项 ConfigMap 等等。

这一些 YAML 格式的资源定义使得 Kubernetes 能轻松被上下游系统所集成，完成一系列原本需要用非标准化脚本、人工来完成的操作。但是这些文件的缺点也很明显，当我们想要创建一个资源时，往往要书写这样的一个 YAML 文件，这对于刚入门的开发者来说，存在着一些门槛。同时，当我们在大团队中协作，迭代这些资源时，就总觉得直接修改这样一个文件，会有冲突，无法回滚，难以溯源，边界模糊等问题。

因此云原生社区也衍生出了一系列最佳实践解决这些痛点，例如：

• 一些人将 YAML 文件都放到一个 Git 仓库中，依赖于 Git 的版本管理能力来管理线上架构，借助 CI 平台完成从 Git 仓库到线上环境的自动部署，人们把这称为 GitOps。GitOps 解决了 YAML 无法被版本化、变更无法溯源的问题。
• kubernetes-sigs/kustomize 引入了 YAML 的公共模块机制，使得不同的 YAML 之间可以彼此引用依赖，使书写更加方便，维护起来更加清晰。
• 本文的主角 Helm 也是其中一个项目，它提出了 Chart 这个概念。一个 Chart 打包了一个应用的所有 Kubernetes 资源的 YAML 文件，对外提供文档、配置项、版本等信息。而 Helm 本身则是一个命令行工具，我们可以使用 Helm 提交一个 Chart 到 Kubernetes 集群中，运行在集群中的控制器（v2 中为 tiller）会将 Chart 内的资源分别部署到 Kubernetes 集群中。

人们擅长于用已知来理解未知，我们就用下表来简单地介绍 Kubernetes 的世界中 Helm 的角色。

从现状来看，Helm 已经成为了应用分发界事实上的标准，但仍能听到一些反声音表示在生产环境使用，务必三思而后行：

• Helm 的书写过程就是反人类的，Golang Template 的引入让事情变得更加复杂
• Helm 生命周期管理能力很弱，无法处理复杂的部署
• v2 版本中 Tiller 的引入，让 RBAC 变得毫无作用

Helm Chart 现状

根据 CNCF 在去年八月份的调研，有百分之六十八的人选择了 Helm Chart。不仅仅是开源软件的第三方交付，许多企业内部也借助 Helm 对于运行态 Release 的管理功能，满足其实现软件迭代过程中软件版本化、可追溯、可回滚方面的诉求。

在这些企业内部，用户使用 Chart 时面临着 Chart 存储方案的选择难题。我们做了一些调研，其实能被选择的方案并不多。一些用户将 Chart 直接放到 Git 仓库中进行版本化管理，一些客户则借助于开源软件来搭建一个类似于 Docker Hub 的 Chart 仓库来完成 Chart 托管，而有另外一些开源软件，则实现了一个 Helm 插件，可以将 Helm Chart 直接推送到类似于 OSS、S3 这样的对象存储中去。

然而对于企业级客户而言，这几种方案都面临着一些缺点。Git 仓库上手快，但其 Chart 内容版本和 Git 仓库分支没有关联；以开源软件搭建的 Chart 仓库又是另外一个需要维护的应用，增加了基础架构的依赖；Helm Chart 直接推送到 OSS 中，缺少企业级的权限管理，管理几乎都在命令行中完成。

镜像服务企业版 Helm Chart 托管功能开放

图为基于镜像服务企业版的软件迭代一站式解决方案

2019 年 7 月，阿里云镜像服务企业版正式开放了 Helm Chart 托管能力，提供了与容器镜像几乎一样的使用体验，理论上可以支持无限量的 Helm Chart 托管，提供 99.999999999% 的数据可靠性。类比于其他同类别的开源产品，我们做了深度改造，提供了如下的企业级特性：

安全合规

作为云服务提供，第一要务便是安全合规。在社区默认的例子里，Chartmuseum 使用了 Basic Auth 的认证，这种认证通常为固定的密码，无法接入阿里云 RAM 鉴权体系。在改造中，我们将 Chartmuseum 改成了 OAuth 2.0 Bearer Token 的鉴权机制，借鉴了 Registry 与 Docker Engine 之间的鉴权链路。同时开发了 Helm 客户端插件 AliyunContainerService/helm-acr 来自动完成鉴权，提升数据安全性和用户体验。

图为 OAuth2.0 鉴权链路，来自 chartmuseum/auth-server-example

RAM 鉴权管理体系

默认 Chartmuseum 的 UI 控制台无法完成一些复杂的操作。我们希望控制台可以允许：

• 多命名空间和 Chart 仓库管理
• 不同子账号对不同命名空间的权限管理
  原生的 Chartmuseum 提供了 depth 的参数，用于控制租户级别：当 depth 等于 0 时，它表现为一个平面的仓库，可以堆放任意 Chart 版本。当 depth 等于 2 时，它增加了 org（组织），repo（仓库）的概念如下：

charts
├── org1
│   ├── repoa
│   │   └── nginx-ingress-0.9.3.tgz
├── org2
│   ├── repob
│   │   └── chartmuseum-0.4.0.tgz
​

为了让 Chartmuseum 的层级与我们现有的容器镜像保持统一，我们配置 depth 为 2，将组织映射到了我们的命名空间，将仓库映射到了我们的仓库，而这个仓库则是一片平地，可以推任意版本的 Chart。基于这部分关系映射后，我们通过回调改造将 Chartmuseum 的关系同步映射过来，如下表。结合阿里云的 RAM 鉴权策略，我们可以非常方便地对不同子账号、不同命名空间、仓库进行授权管理。

镜像服务企业版
├── 命名空间 A
│   ├── Chart 仓库 A
│   │   └── nginx-ingress-0.9.3.tgz
├── 命名空间 B
│   ├── Chart 仓库 B
│   │   └── chartmuseum-0.4.0.tgz
​

自定义网络 ACL
与企业版中提供的容器镜像服务一致，我们对 Helm Chart 托管能力的可访问入口也提供了自定义网络 ACL 的能力，您可以指定不同的 VPC、互联网 IP 地址访问到不同的企业版实例。

图为网络访问控制配置界面

动手实践

容器镜像服务企业版支持 v2 版本的 Chart 安全托管，在企业版实例概览页开启 Charts 组件，待组件状态变为运行中，即可开始托管 Chart 类型仓库。
图为容器镜像服务企业版概览界面

安装并配置客户端
从官方下载需要的 Helm Chart 版本

# 解压缩
tar -zxvf helm-v2.14.2-linux-amd64.tgz
 
# 移动至指定位置
mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm

使用 Helm Chart 托管功能时，请确保客户端为 v2 最新版本，可以通过 helm version -c 确认，建议使用 v2.14.2 版本。

​
# 安装 Helm 插件，请注意预先安装 git
helm plugin install https://github.com/AliyunContainerService/helm-acr
 
## 初始化
 
# 1. 如果您当前在容器服务集群节点上，默认已经有初始化完成的 tiller ，只需要初始化 client。可以使用 skip-refresh 命令避免访问 google Chart 源：
helm init --client-only --skip-refresh
 
# 2. 如果您当前在自建的 Kubernetes 集群节点上，并且希望避免访问 google Chart 源，可以使用以下命令：
helm init --skip-refresh

配置本地仓库映射

您需要指定一个本地仓库名称，映射到线上的某一个命名空间下的某一个 Chart 仓库。

export HELM_REPO_USERNAME='< 企业版实例访问凭证中账号 >';
export HELM_REPO_PASSWORD='< 企业版实例访问凭证中密码 >';
 
helm repo add < 本地仓库名称 > acr://< 实例名称 >-chart..cr.aliyuncs.com/< 命名空间 >/<Chart 仓库 > --username ${HELM_REPO_USERNAME} --password ${HELM_REPO_PASSWORD}

推送 Chart

在简单配置企业版实例的访问凭证并打开网络访问控制后，就可以在终端推送 Chart 到 Chart 仓库中。

​
# 本地创建一个 Chart
helm create <Chart 名称 >
 
# 推送 Chart 目录
helm push <Chart 名称 > < 本地仓库名称 >
 
# 或者推送 Chart 压缩包
helm push <Chart 名称 >-<Chart 版本 >.tgz < 本地仓库名称 >
​

您可以在企业版控制台查看这些版本的大小信息并便捷管理版本，点击帮助文档，查看更多操作详情。

图为企业版 Chart 版本列表界面

未来

阿里云容器镜像服务（ACR）是国内最大的公有云镜像服务平台之一，支撑数万名开发者，十亿级别的镜像拉取，为开发者的每个应用镜像保驾护航。容器镜像服务企业版（ACR EE）是新推出面向企业级客户的安全托管平台，支持容器镜像及 Helm Chart 多种云原生应用资产管理，提供企业版实例独享部署、自定义网络访问控制及 P2P 大规模镜像分发等功能。未来我们将持续改进、优化 Helm Chart 托管能力，提供自定义接入域名，服务端 BYOK 存储加密等企业级功能。

作者简介：

谢于宁，阿里巴巴高级开发工程师。专注于 DevOps 工程化、云原生等领域，在阿里云容器平台团队负责容器镜像服务相关工作。