Helm 和 Kustomize

2026-05-27·CKA k8s 练习

Helm 和 Kustomize 是 Kubernetes 生态中最常用的应用包管理和配置定制工具，用于简化应用部署和环境差异化管理。

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概述

Helm 和 Kustomize 是 Kubernetes 中管理应用部署的两大工具。Helm 使用 Chart 作为包格式，支持模板化部署和版本管理；Kustomize 则通过 overlay 机制实现配置定制，无需模板。两者在 CKA 考试中虽然不是重点，但在实际工作中非常重要。

第一部分：Helm

1. Helm 基础概念

1.1 Helm 核心术语

术语	说明
Chart	Helm 包，包含部署应用所需的 YAML 模板和配置
Release	Chart 在集群中的一次部署实例
Repository	Chart 存储仓库
Values	传递给模板的配置值
Templates	生成 Kubernetes 清单的 Go 模板文件

1.2 Chart 目录结构

mychart/
├── Chart.yaml          # Chart 元数据（名称、版本、描述）
├── values.yaml         # 默认配置值
├── values.schema.json  # values 的 JSON Schema 验证
├── charts/             # 子 Chart 依赖
├── crds/               # CRD 定义
├── templates/          # Kubernetes 清单模板
│   ├── NOTES.txt       # 安装后的使用说明
│   ├── _helpers.tpl    # 模板辅助函数
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   └── hpa.yaml
└── README.md

2. Helm 安装与仓库管理

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

# macOS
brew install helm

# Windows (choco)
choco install kubernetes-helm

# 验证安装
helm version

# 添加 Helm 仓库
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx
helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io

# 更新仓库
helm repo update

# 列出仓库
helm repo list

# 搜索 Chart
helm search hub nginx                 # Artifact Hub 搜索
helm search repo nginx                # 本地仓库搜索
helm search repo bitnami/nginx --versions  # 列出所有版本

# 查看 Chart 信息
helm show chart bitnami/nginx
helm show values bitnami/nginx
helm show readme bitnami/nginx
helm show all bitnami/nginx

3. Helm 基本操作

3.1 安装与卸载

# 安装 Chart（创建 Release）
helm install my-nginx bitnami/nginx

# 指定命名空间安装
helm install my-nginx bitnami/nginx --namespace my-namespace --create-namespace

# 使用自定义 values 文件安装
helm install my-nginx bitnami/nginx -f custom-values.yaml

# 直接设置 values
helm install my-nginx bitnami/nginx --set replicaCount=3 --set service.type=NodePort

# 从本地 Chart 安装
helm install my-app ./mychart/

# 安装前模拟（dry-run）
helm install my-nginx bitnami/nginx --dry-run --debug

# 卸载 Release
helm uninstall my-nginx
helm uninstall my-nginx --namespace my-namespace

# 查看已安装的 Release
helm list
helm list --all-namespaces
helm list -n my-namespace

3.2 升级与回滚

# 升级 Release
helm upgrade my-nginx bitnami/nginx

# 升级并指定新 values
helm upgrade my-nginx bitnami/nginx --set replicaCount=5
helm upgrade my-nginx bitnami/nginx -f new-values.yaml

# 升级前模拟
helm upgrade my-nginx bitnami/nginx --dry-run --debug

# 检查升级状态
helm status my-nginx

# 查看 Release 历史
helm history my-nginx

# 回滚到上一版本
helm rollback my-nginx

# 回滚到指定版本
helm rollback my-nginx 1

# 查看 Release 版本差异
helm get manifest my-nginx --revision 1 > v1.yaml
helm get manifest my-nginx --revision 2 > v2.yaml
diff v1.yaml v2.yaml

3.3 Release 信息查看

# 获取 Release 状态
helm status my-nginx

# 获取渲染后的清单
helm get manifest my-nginx

# 获取 values
helm get values my-nginx

# 获取所有信息
helm get all my-nginx

# 获取 NOTES.txt 内容
helm get notes my-nginx

# 获取指定版本的清单
helm get manifest my-nginx --revision 2

4. values.yaml 定制

4.1 values 覆盖优先级

--set 指定值 > --set-file/--set-string > -f values 文件 > values.yaml 默认值

4.2 values 文件示例

# my-values.yaml
replicaCount: 3

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

service:
  type: NodePort
  port: 80

ingress:
  enabled: true
  hostname: example.com

resources:
  limits:
    cpu: 500m
    memory: 512Mi
  requests:
    cpu: 250m
    memory: 256Mi

persistence:
  enabled: true
  size: 8Gi

# 使用 values 文件安装
helm install my-nginx bitnami/nginx -f my-values.yaml

# 多个 values 文件合并
helm install my-nginx bitnami/nginx -f base.yaml -f production.yaml

# 设置复杂值
helm install my-nginx bitnami/nginx \
    --set replicaCount=3 \
    --set image.tag="1.25" \
    --set service.type=ClusterIP \
    --set ingress.enabled=true \
    --set ingress.hostname=myapp.example.com

5. Chart 创建与管理

# 创建 Chart
helm create mychart

# 打包 Chart
helm package mychart/

# 验证 Chart 语法
helm lint mychart/

# 查看 Chart 依赖
helm dependency list mychart/

# 更新 Chart 依赖
helm dependency update mychart/

# 将 Chart 推送到仓库
helm push mychart-0.1.0.tgz my-repo

第二部分：Kustomize

6. Kustomize 基础

Kustomize 从 Kubernetes 1.14 开始内置在 kubectl 中，通过 kubectl apply -k 直接使用。

6.1 Kustomize 核心概念

概念	说明
kustomization.yaml	Kustomize 配置文件（必需）
base	基础配置目录
overlay	环境覆盖配置（dev/staging/prod）
patch	对资源的局部修改
transformer	全局修改（labels/annotations/names 等）
generator	动态生成资源（ConfigMap/Secret）

6.2 典型目录结构

project/
├── base/
│   ├── kustomization.yaml
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml
│   └── hpa.yaml
├── overlays/
│   ├── dev/
│   │   ├── kustomization.yaml
│   │   ├── patch-replicas.yaml
│   │   └── configmap-dev.yaml
│   ├── staging/
│   │   ├── kustomization.yaml
│   │   └── patch-resources.yaml
│   └── production/
│       ├── kustomization.yaml
│       ├── patch-ingress.yaml
│       └── secret-generator.yaml

7. Kustomize 典型用法

7.1 base/kustomization.yaml

# base/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization

# 引用的资源文件
resources:
- deployment.yaml
- service.yaml
- hpa.yaml

# 给所有资源统一添加标签
commonLabels:
  app: my-app
  managed-by: kustomize

# 给所有资源统一添加注解
commonAnnotations:
  environment: base
  project: my-project

# 命名空间
namespace: my-namespace

# 名称前缀
namePrefix: myapp-

7.2 overlays/dev/kustomization.yaml

# overlays/dev/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization

# 继承 base
resources:
- ../../base

# 名称后缀
nameSuffix: -dev

# 环境标签
commonLabels:
  env: dev

# 补丁（Patches）
patches:
# 战略合并补丁
- path: patch-replicas.yaml
  target:
    kind: Deployment
    name: my-app

# JSON 补丁（6902 格式）
- patch: |-
    - op: replace
      path: /spec/replicas
      value: 1
  target:
    kind: Deployment
    name: my-app

# 替换镜像
images:
- name: nginx
  newName: myregistry.io/myapp
  newTag: dev-latest

# 生成 ConfigMap
configMapGenerator:
- name: app-config
  literals:
  - ENV=dev
  - LOG_LEVEL=debug
  files:
  - configs/app.properties

# 生成 Secret
secretGenerator:
- name: app-secret
  literals:
  - DB_PASSWORD=dev-password
  type: Opaque

7.3 patches 示例

# overlays/dev/patch-replicas.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 1
  template:
    spec:
      containers:
      - name: app
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 128Mi
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 256Mi

# overlays/production/patch-ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-app
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: nginx
    cert-manager.io/cluster-issuer: letsencrypt-prod
spec:
  tls:
  - hosts:
    - app.example.com
    secretName: app-tls
  rules:
  - host: app.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: my-app-service
            port:
              number: 80

8. Kustomize 命令

# 构建并输出 YAML
kubectl kustomize base/
kubectl kustomize overlays/dev/
kustomize build overlays/production/

# 应用配置
kubectl apply -k base/
kubectl apply -k overlays/dev/

# 删除配置
kubectl delete -k overlays/dev/

# 查看差异
kubectl diff -k overlays/dev/

# 构建并保存到文件
kubectl kustomize overlays/production/ > production-manifest.yaml
kubectl apply -f production-manifest.yaml

9. Helm vs Kustomize 对比

特性	Helm	Kustomize
概念	包管理器（Chart）	配置定制（Overlay）
模板	Go 模板（template）	无模板（原生 YAML）
版本管理	内置（Release 版本）	需配合 Git
回滚	helm rollback	Rollback via Git
参数化	values.yaml + --set	patches + generators
学习曲线	较陡（模板语法）	较平缓（纯 YAML）
依赖管理	支持子 Chart	不支持（需要用 Helm）
共享	Helm Hub / ArtifactHub	需 Git 仓库
内置 kubectl	否（需要 helm 命令）	是（kubectl apply -k）
最佳场景	第三方应用部署	内部应用环境管理

选择建议

# 适合用 Helm 的场景：
# - 部署第三方/社区应用（nginx-ingress, prometheus, cert-manager）
# - 需要版本管理和回滚的应用
# - 需要参数化部署的复杂应用

# 适合用 Kustomize 的场景：
# - 管理多个环境（dev/staging/prod）的配置差异
# - 团队偏好纯 YAML 而非模板
# - 已有大量原生 Kubernetes YAML 文件
# - 需要与 CI/CD 管道集成

10. 日常操作快速参考

# --- Helm 速查 ---
helm repo add <name> <url>
helm repo update
helm search repo <keyword>
helm install <release> <chart> -f values.yaml --set key=value
helm upgrade <release> <chart> -f new-values.yaml
helm rollback <release> <revision>
helm uninstall <release>
helm list
helm history <release>

# --- Kustomize 速查 ---
kustomize build overlays/prod/ > output.yaml
kubectl apply -k overlays/dev/
kubectl diff -k overlays/prod/
kubectl delete -k overlays/staging/

CKA 考试要点

Helm 和 Kustomize 在 CKA 中占比很小 -- 但基础知识仍然需要
知道 Helm 三大概念：Chart、Release、Repository
知道 Kustomize 两大概念：Base、Overlay
会用 helm install/upgrade/rollback/uninstall
会用 kubectl apply -k 和 kustomize build
能看懂基本的 kustomization.yaml

🧪 完整操作实例：用 Helm 安装 Nginx，用 Kustomize 定制配置

场景描述

使用 Helm 安装 bitnami/nginx Chart，然后使用 Kustomize 创建一个 overlay 对 Deployment 配置进行定制（修改副本数和资源限制）。

前置条件

已安装 Helm v3
集群正常运行
kubectl 已配置并可正常访问集群

操作步骤

Step 1: 添加 Helm 仓库并安装 nginx

# 添加 bitnami 仓库
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
# "bitnami" has been added to your repositories

# 更新仓库
helm repo update
# Hang tight while we grab the latest from your chart repositories...
# ...Successfully got an update from the "bitnami" chart repository

# 安装 nginx
helm install my-nginx bitnami/nginx -n default
# NAME: my-nginx
# LAST DEPLOYED: Tue May 27 10:00:00 2026
# NAMESPACE: default
# STATUS: deployed
# REVISION: 1

Step 2: 查看 Helm Release

# 查看已安装的 Release
helm list
# NAME            NAMESPACE       REVISION        UPDATED                                 STATUS          CHART
# my-nginx        default         1               2026-05-27 10:00:00                      deployed        nginx-xx.x.x

# 查看渲染后的 YAML
helm get manifest my-nginx

# 查看 Release 状态
helm status my-nginx

Step 3: 创建 Kustomize 目录结构

# 创建 kustomize 工作目录
mkdir -p ~/kustomize-nginx/base
mkdir -p ~/kustomize-nginx/overlays/production

Step 4: 创建 base kustomization.yaml

cat <<'EOF' > ~/kustomize-nginx/base/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization
resources:
- deployment.yaml
- service.yaml
commonLabels:
  app: my-nginx
  managed-by: kustomize
namespace: default
EOF

Step 5: 导出 Helm Deployment 和 Service 作为 base

# 从 Helm Release 导出 YAML 作为 base
helm get manifest my-nginx > ~/kustomize-nginx/base/deployment.yaml
# 或使用 kubectl 导出
kubectl get deployment my-nginx -n default -o yaml --export > ~/kustomize-nginx/base/deployment.yaml 2>/dev/null
kubectl get service my-nginx -n default -o yaml --export > ~/kustomize-nginx/base/service.yaml 2>/dev/null

Step 6: 创建 production overlay

# 创建副本数补丁
cat <<'EOF' > ~/kustomize-nginx/overlays/production/patch-replicas.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 5
  template:
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        resources:
          requests:
            cpu: 500m
            memory: 512Mi
          limits:
            cpu: 1
            memory: 1Gi
EOF

# 创建 overlay kustomization.yaml
cat <<'EOF' > ~/kustomize-nginx/overlays/production/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization
resources:
- ../../base
patches:
- path: patch-replicas.yaml
  target:
    kind: Deployment
    name: my-nginx
nameSuffix: -prod
commonLabels:
  environment: production
EOF

Step 7: 应用 Kustomize overlay

# 预览 Kustomize 构建结果
kubectl kustomize ~/kustomize-nginx/overlays/production/
# ... 查看生成的 YAML（副本数为 5，增加了资源限制）

# 应用 Kustomize 配置
kubectl apply -k ~/kustomize-nginx/overlays/production/
# deployment.apps/my-nginx-prod created
# service/my-nginx-prod created

验证结果

# 验证 Deployment
kubectl get deployment
# NAME              READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
# my-nginx          1/1     1            1           5m
# my-nginx-prod     5/5     5            5           30s

# 验证副本数
kubectl get deployment my-nginx-prod -o jsonpath='{.spec.replicas}'
# 5

# 验证资源限制
kubectl get deployment my-nginx-prod -o json | jq '.spec.template.spec.containers[0].resources'
# {
#   "limits": { "cpu": "1", "memory": "1Gi" },
#   "requests": { "cpu": "500m", "memory": "512Mi" }
# }

# 验证标签
kubectl get deployment my-nginx-prod --show-labels
# NAME              ...   LABELS
# my-nginx-prod     ...   app=my-nginx,environment=production,managed-by=kustomize

考试提示

Helm 和 Kustomize 在 CKA 中占比很小，但要知道基本用法
Helm 安装主要记住 helm repo add、helm install、helm list、helm uninstall
Kustomize 内置在 kubectl 中，用 kubectl apply -k 和 kubectl kustomize 即可
学会 helm get manifest 将 Helm Release 导出为 YAML，再用 Kustomize 定制
kubectl kustomize <dir> 只输出 YAML 到标准输出，不会实际应用到集群

概述