Helm：Kubernetesパッケージ管理

HelmはKubernetesのパッケージマネージャーで、再利用可能なChartを通じてアプリケーションデプロイを簡素化します。テンプレート化、バージョニング、リリース管理を処理します。

なぜHelmなのか？

flowchart LR
    subgraph Without["Helmなし"]
        A1["deployment.yaml"]
        A2["service.yaml"]
        A3["configmap.yaml"]
        A4["secret.yaml"]
        A5["ingress.yaml"]
    end

    subgraph With["Helmあり"]
        B["単一のChart"]
    end

    Without -->|"kubectl apply -f ..."| C["手動管理"]
    With -->|"helm install"| D["自動管理"]

    style Without fill:#ef4444,color:#fff
    style With fill:#22c55e,color:#fff

Helmの概念

概念	説明
Chart	Kubernetesリソースのパッケージ
Release	Chartのインストール済みインスタンス
Repository	Chartのコレクション
Values	Chartカスタマイズ用の設定
Template	プレースホルダー付きKubernetesマニフェスト

Helmのインストール

# macOS
brew install helm

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

# インストール確認
helm version

リポジトリの操作

# 公式リポジトリを追加
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami

# 他のリポジトリを追加
helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx

# リポジトリを更新
helm repo update

# リポジトリを一覧表示
helm repo list

# Chartを検索
helm search repo nginx
helm search hub prometheus  # Artifact Hubを検索

Chartのインストール

基本的なインストール

# リリース名を指定してインストール
helm install my-nginx bitnami/nginx

# 特定のnamespaceにインストール
helm install my-nginx bitnami/nginx -n web --create-namespace

# カスタム値でインストール
helm install my-nginx bitnami/nginx --set service.type=ClusterIP

# valuesファイルからインストール
helm install my-nginx bitnami/nginx -f values.yaml

Valuesファイル

# values.yaml
replicaCount: 3

image:
  repository: nginx
  tag: "1.25"

service:
  type: LoadBalancer
  port: 80

resources:
  limits:
    cpu: 200m
    memory: 256Mi
  requests:
    cpu: 100m
    memory: 128Mi

ingress:
  enabled: true
  hostname: myapp.example.com

リリース管理

# リリースを一覧表示
helm list
helm list -n my-namespace
helm list --all-namespaces

# リリースステータスを取得
helm status my-nginx

# リリースのvaluesを取得
helm get values my-nginx
helm get values my-nginx --all  # デフォルト含む

# リリースのマニフェストを取得
helm get manifest my-nginx

# リリースをアップグレード
helm upgrade my-nginx bitnami/nginx --set replicaCount=5
helm upgrade my-nginx bitnami/nginx -f new-values.yaml

# リリースをロールバック
helm rollback my-nginx 1  # リビジョン1にロールバック
helm history my-nginx     # リビジョン履歴を表示

# リリースをアンインストール
helm uninstall my-nginx

Chartの作成

Chart構造

mychart/
├── Chart.yaml          # Chartメタデータ
├── values.yaml         # デフォルト値
├── charts/             # 依存関係
├── templates/          # Kubernetesマニフェスト
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   ├── _helpers.tpl    # テンプレートヘルパー
│   └── NOTES.txt       # インストール後のメモ
└── .helmignore         # 無視するファイル

Chart.yaml

apiVersion: v2
name: myapp
description: マイアプリケーション用Helm Chart
type: application
version: 0.1.0        # Chartバージョン
appVersion: "1.0.0"   # アプリケーションバージョン

dependencies:
  - name: postgresql
    version: "12.x.x"
    repository: https://charts.bitnami.com/bitnami
    condition: postgresql.enabled

values.yaml

replicaCount: 1

image:
  repository: myapp
  pullPolicy: IfNotPresent
  tag: ""

nameOverride: ""
fullnameOverride: ""

service:
  type: ClusterIP
  port: 80

ingress:
  enabled: false
  className: ""
  hosts:
    - host: chart-example.local
      paths:
        - path: /
          pathType: ImplementationSpecific

resources: {}

postgresql:
  enabled: true
  auth:
    database: myapp

テンプレート例

# templates/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ include "myapp.fullname" . }}
  labels:
    {{- include "myapp.labels" . | nindent 4 }}
spec:
  replicas: {{ .Values.replicaCount }}
  selector:
    matchLabels:
      {{- include "myapp.selectorLabels" . | nindent 6 }}
  template:
    metadata:
      labels:
        {{- include "myapp.selectorLabels" . | nindent 8 }}
    spec:
      containers:
        - name: {{ .Chart.Name }}
          image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag | default .Chart.AppVersion }}"
          imagePullPolicy: {{ .Values.image.pullPolicy }}
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
          {{- if .Values.resources }}
          resources:
            {{- toYaml .Values.resources | nindent 12 }}
          {{- end }}

ヘルパーテンプレート

# templates/_helpers.tpl
{{/*
Chart名とバージョンを作成
*/}}
{{- define "myapp.chart" -}}
{{- printf "%s-%s" .Chart.Name .Chart.Version | replace "+" "_" | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- end }}

{{/*
共通ラベル
*/}}
{{- define "myapp.labels" -}}
helm.sh/chart: {{ include "myapp.chart" . }}
{{ include "myapp.selectorLabels" . }}
app.kubernetes.io/version: {{ .Chart.AppVersion | quote }}
app.kubernetes.io/managed-by: {{ .Release.Service }}
{{- end }}

{{/*
セレクターラベル
*/}}
{{- define "myapp.selectorLabels" -}}
app.kubernetes.io/name: {{ include "myapp.name" . }}
app.kubernetes.io/instance: {{ .Release.Name }}
{{- end }}

テンプレート関数

一般的な関数

# 文字列関数
{{ .Values.name | upper }}
{{ .Values.name | lower }}
{{ .Values.name | title }}
{{ .Values.name | quote }}
{{ .Values.name | default "defaultValue" }}
{{ .Values.name | trim }}

# 制御構造
{{- if .Values.ingress.enabled }}
# Ingress設定
{{- end }}

{{- range .Values.hosts }}
- host: {{ . }}
{{- end }}

# withステートメント
{{- with .Values.nodeSelector }}
nodeSelector:
  {{- toYaml . | nindent 8 }}
{{- end }}

インデント

# nindentは改行+インデントを追加
resources:
  {{- toYaml .Values.resources | nindent 2 }}

# indentは改行なし
resources: {{ toYaml .Values.resources | indent 2 }}

Chartのテスト

# 新しいChartを作成
helm create myapp

# Chartをlint
helm lint ./myapp

# テンプレートをローカルでレンダリング
helm template my-release ./myapp
helm template my-release ./myapp -f custom-values.yaml

# ドライランインストール
helm install my-release ./myapp --dry-run --debug

# Chartをパッケージ
helm package ./myapp

# ローカルChartからインストール
helm install my-release ./myapp

Chart依存関係

# 依存関係を更新
helm dependency update ./myapp

# 依存関係を一覧表示
helm dependency list ./myapp

# 依存関係をビルド
helm dependency build ./myapp

リリースワークフロー

flowchart TB
    A["helm install"] --> B["テンプレートをレンダリング"]
    B --> C["リソースを検証"]
    C --> D["リリースを作成"]
    D --> E["クラスタに適用"]

    F["helm upgrade"] --> G["テンプレートをレンダリング"]
    G --> H["3方向マージ"]
    H --> I["リリースを更新"]
    I --> J["変更を適用"]

    K["helm rollback"] --> L["以前の状態を取得"]
    L --> M["以前の状態を適用"]

    style A fill:#22c55e,color:#fff
    style F fill:#3b82f6,color:#fff
    style K fill:#f59e0b,color:#fff

ベストプラクティス

プラクティス	推奨事項
Chartをバージョン管理	セマンティックバージョニングを使用
valuesファイルを使用	設定をテンプレートから分離
valuesを文書化	各値を説明するコメントを追加
デプロイ前にテスト	--dry-runとhelm lintを使用
Chartバージョンを固定	依存関係でバージョンを指定
namespaceを使用	リリースをnamespaceで分離

Helmコマンドリファレンス

# リポジトリ管理
helm repo add <name> <url>
helm repo update
helm repo list
helm repo remove <name>

# Chart管理
helm search repo <keyword>
helm show values <chart>
helm show chart <chart>
helm pull <chart>

# リリース管理
helm install <release> <chart>
helm upgrade <release> <chart>
helm rollback <release> <revision>
helm uninstall <release>
helm list
helm status <release>
helm history <release>

# 開発
helm create <name>
helm lint <path>
helm template <release> <path>
helm package <path>

重要なポイント

1. Helmはデプロイを簡素化 - 複数のマニフェストを1つのChartにパッケージ
2. Valuesでカスタマイズ - テンプレートを変更せずにデフォルトをオーバーライド
3. Releaseは状態を追跡 - デプロイのバージョン管理とロールバックが容易
4. テンプレートはGo構文 - 複雑なロジックにsprig関数を学ぶ
5. Chartは再利用可能 - インフラストラクチャを共有・バージョン管理

参考文献

• Helmドキュメント
• Artifact Hub
• The Kubernetes Book, 3rd Edition - Nigel Poulton