--- title: "用 Helm 佈署應用：為什麼選 Helm 佈署Kubernetes 容器應用、怎麼裝、和純 YAML 的差異" description: "以實務角度整理 Helm 的價值、安裝方式、與 Deployment YAML 的差異，並提供官方/社群 Chart 來源與下載範例。" canonical_url: "https://blog.markkulab.net/post/helm-chart-deploy" author: "Mark Ku" author_url: "https://blog.markkulab.net/author/mark-ku" site: "Mark Ku's Blog" date_published: "2025-09-24 09:00:00 +0800" category: "DevOps" tags: ["kubernetes", "helm", "devops", "chart", "artifact hub", "bitnami", "ci/cd"] language: "zh-TW" license: "CC BY 4.0" license_url: "https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" attribution: "轉載或引用請註明作者並附上原文連結" --- # 用 Helm 佈署應用：為什麼選 Helm 佈署Kubernetes 容器應用、怎麼裝、和純 YAML 的差異 ## 前言 在容器化技術的演進過程中，我們經歷了從 Docker 到 Kubernetes 的轉變： **Docker 時代**： - 學習曲線相對平緩，一個 `docker run` 就能啟動應用 - 單一容器，配置簡單，容易理解 - 適合小型專案和個人開發 **Kubernetes 時代**： - 功能強大，但學習曲線陡峭 - 需要管理多種資源（Pod、Service、Deployment、Ingress 等） - 檔案數量爆炸式增長，維護成本高 - 但提供了企業級的擴展性、高可用性和自動化能力 **Helm 的出現**： - 讓 Kubernetes 的複雜性變得可管理 - 就像 Docker 讓容器變得簡單一樣，Helm 讓 K8s 部署變得簡單 - 一個 Chart 就能管理整個應用的生命週期 - 抽換方便，版本管理清晰，回滾容易 **但 Helm 也帶來了新的挑戰**： - 配置數量變得更多：除了原本的 YAML，還要學習 Chart 結構、values.yaml、模板語法 - 學習曲線又更高了：需要理解 Go template、Helm 指令、Chart 生態圈 - 初學者可能覺得 Helm 比純 YAML 更複雜 - 但一旦掌握，維護及遷移成本會是比較低的。 ## 什麼是 Helm？為什麼需要它？ 想像你要在 Kubernetes 上部署一個完整的 Web 應用，你需要： - Deployment（Pod 管理） - Service（網路服務） - Ingress（外部存取） - ConfigMap（設定檔） - Secret（密碼） 如果每個環境（開發、測試、正式）都要手動寫這些 YAML，你會發現： ❌ **問題一：檔案爆炸** - 開發環境：5 個 YAML 檔案 - 測試環境：5 個 YAML 檔案 - 正式環境：5 個 YAML 檔案 - 總共 15 個檔案要維護！ ❌ **問題二：參數混亂** - 開發用 `nginx:1.20`，正式用 `nginx:1.21` - 開發 1 個副本，正式 3 個副本 - 每次改版都要手動修改一堆檔案 ❌ **問題三：版本管理困難** - 出問題時不知道要回滾到哪個版本 - 沒有清楚的部署歷史記錄 ## Helm 如何解決這些問題？ Helm 就像 Kubernetes 的「套件管理器」，把多個 YAML 檔案打包成一個「Chart」： ✅ **一個 Chart 搞定所有環境** - 用 `values.yaml` 控制不同環境的參數 - 開發環境：`helm install my-app ./my-chart -f dev-values.yaml` - 正式環境：`helm install my-app ./my-chart -f prod-values.yaml` ✅ **版本管理與回滾** - 每次部署都有版本號（REVISION 1, 2, 3...） - 出問題時：`helm rollback my-app 2` 立即回滾 ✅ **豐富的生態圈** - 不用自己寫 Chart，直接使用現成的（MySQL、Redis、Nginx 等） - 就像手機的 App Store，有數千個現成的應用 > **簡單說：** Helm 讓你在 K8s 上部署應用就像安裝手機 App 一樣簡單！ ## Helm 是怎麼運作的？ ### 1. Chart 就像一個「應用包」 ``` my-web-app/ ├── Chart.yaml # 應用資訊（名稱、版本） ├── values.yaml # 預設設定 ├── templates/ # YAML 模板 │ ├── deployment.yaml │ ├── service.yaml │ └── ingress.yaml └── charts/ # 其他依賴的應用 ``` ### 2. 模板 + 設定 = 最終的 YAML **模板檔案（templates/deployment.yaml）：** ```yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: {{ .Values.app.name }} # 這裡會被替換 spec: replicas: {{ .Values.replicas }} # 這裡會被替換 template: spec: containers: - name: {{ .Values.app.name }} image: {{ .Values.image }}:{{ .Values.tag }} ``` **設定檔案（values.yaml）：** ```yaml app: name: "my-web-app" replicas: 3 image: "nginx" tag: "1.21" ``` **最終產生的 YAML：** ```yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: my-web-app spec: replicas: 3 template: spec: containers: - name: my-web-app image: nginx:1.21 ``` ### 3. 不同環境用不同設定檔 **開發環境（dev-values.yaml）：** ```yaml replicas: 1 image: "nginx" tag: "1.20" ``` **正式環境（prod-values.yaml）：** ```yaml replicas: 3 image: "nginx" tag: "1.21" ``` ## 實際操作：5 分鐘部署 Elasticsearch ### 步驟 1：安裝 Helm ```bash # macOS brew install helm # Linux curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash # Windows choco install kubernetes-helm ``` ### 步驟 2：加入 Elastic 的應用商店 ```bash helm repo add elastic https://helm.elastic.co helm repo update ``` ### 步驟 3：一鍵安裝 Elasticsearch ```bash helm install elasticsearch elastic/elasticsearch ``` 就這樣！Elasticsearch 開始部署了。 ### 步驟 4：查看部署狀態 ```bash # 查看所有已安裝的應用 helm list # 查看 Elasticsearch 的詳細狀態 helm status elasticsearch # 查看部署歷史 helm history elasticsearch ``` ### 步驟 5：升級或回滾 ```bash # 升級到新版本 helm upgrade elasticsearch elastic/elasticsearch --set imageTag=8.5.0 # 如果出問題，回滾到上一個版本 helm rollback elasticsearch ``` ## Helm vs 純 YAML：實際比較 ### 用純 YAML 部署 Nginx **deployment.yaml：** ```yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-dev spec: replicas: 1 template: spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.20 ``` **service.yaml：** ```yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-dev-service spec: selector: app: nginx-dev ports: - port: 80 ``` **正式環境還要再寫一套類似的檔案...** ### 用 Helm 部署 Nginx **一個命令搞定：** ```bash # 開發環境 helm install nginx bitnami/nginx --set replicaCount=1,imageTag=1.20 # 正式環境 helm install nginx bitnami/nginx --set replicaCount=3,imageTag=1.21 ``` **差異對比：** | 項目 | 純 YAML | Helm | |------|---------|------| | 檔案數量 | 環境數 × 資源數 | 1 個 Chart | | 參數管理 | 手動修改每個檔案 | 統一 values.yaml | | 版本控制 | 手動記錄 | 自動版本管理 | | 回滾 | 手動重建 | `helm rollback` | | 生態圈 | 自己寫 | 數千個現成 Chart | ## 常用的 Helm 指令 ```bash # 基本操作 helm list # 查看已安裝的應用 helm status # 查看應用狀態 helm history # 查看部署歷史 # 安裝與升級 helm install # 安裝應用 helm upgrade # 升級應用 helm uninstall # 刪除應用 # 回滾 helm rollback # 回滾到指定版本 helm rollback # 回滾到上一個版本 # 查看與下載 helm search repo # 搜尋可用的 Chart helm pull # 下載 Chart 到本地 helm template # 預覽會產生的 YAML ``` ## Helm Rollback 是怎麼實作的？ 很多人好奇 `helm rollback` 是如何快速回滾的，其實背後的原理並不複雜： ### Release 與 Revision 機制 每次執行 `helm install` 或 `helm upgrade`，Helm 都會建立一個 **Release**，並記錄版本號（Revision）： ```bash # 查看部署歷史 helm history my-app # 輸出範例： REVISION STATUS CHART DESCRIPTION 1 superseded my-app-1.0.0 Install complete 2 superseded my-app-1.0.1 Upgrade complete 3 deployed my-app-1.0.2 Upgrade complete ``` ### 歷史資料儲存在哪裡？ Helm 會把每個 Revision 的完整資訊儲存在 Kubernetes 的 **Secret** 中： ```bash # 查看 Helm 建立的 Secret kubectl get secrets -l owner=helm # 輸出範例： NAME TYPE DATA sh.helm.release.v1.my-app.v1 helm.sh/release.v1 1 sh.helm.release.v1.my-app.v2 helm.sh/release.v1 1 sh.helm.release.v1.my-app.v3 helm.sh/release.v1 1 ``` 每個 Secret 包含： - **Chart 模板**：當時使用的所有 YAML 模板 - **Values**：當時使用的設定值 - **Manifest**：最終產生的 Kubernetes 資源 YAML - **Metadata**：版本號、狀態、時間戳記等 ### Rollback 的運作流程 當你執行 `helm rollback my-app 2` 時，Helm 會： ``` ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 1. 讀取目標版本 │ │ 從 Secret sh.helm.release.v1.my-app.v2 取出資料 │ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ ↓ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 2. 解壓縮並解碼 │ │ Secret 內容是 base64 + gzip 壓縮的 │ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ ↓ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 3. 取得舊版 Manifest │ │ 獲得當時產生的完整 Kubernetes YAML │ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ ↓ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 4. 執行三方合併（Three-way Merge） │ │ 比對：舊版 Manifest vs 現有狀態 vs 目標版本 │ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ ↓ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 5. 套用變更 │ │ 透過 kubectl apply 將資源更新到目標狀態 │ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ ↓ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 6. 建立新的 Revision │ │ Rollback 本身也會建立一個新版本（如 v4） │ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` ### 實際範例：查看 Secret 內容 ```bash # 取得特定版本的 Release 資料 kubectl get secret sh.helm.release.v1.my-app.v2 -o jsonpath='{.data.release}' | base64 -d | gunzip # 會輸出 JSON 格式的完整 Release 資訊，包含： # - chart: Chart 的完整內容 # - config: 當時的 values # - manifest: 產生的 YAML # - version: 版本號 ``` ### 為什麼 Rollback 這麼快？ 1. **不需要重新下載 Chart**：所有資料都存在 Secret 裡 2. **不需要重新渲染模板**：Manifest 已經預先產生好 3. **只更新有差異的資源**：透過三方合併，只處理真正需要改變的部分 ### 注意事項 ⚠️ **Secret 有大小限制**：Kubernetes Secret 預設最大 1MB，如果 Chart 很大可能會有問題 ⚠️ **歷史版本會累積**：預設保留 10 個版本，可透過 `--history-max` 調整： ```bash helm upgrade my-app ./my-chart --history-max 5 ``` ⚠️ **Rollback 不會還原資料**：只會還原 Kubernetes 資源設定，資料庫等持久化資料不會回滾 ### 與 Kubernetes 原生 Rollback 的差異 | 項目 | Helm Rollback | kubectl rollout undo | |------|---------------|----------------------| | 範圍 | 整個 Release（多個資源） | 單一 Deployment | | 歷史儲存 | Kubernetes Secret | ReplicaSet | | 設定還原 | 完整還原（含 values） | 只還原 Pod 模板 | | ConfigMap/Secret | ✅ 會還原 | ❌ 不會還原 | ### Helm 版本號與 Git 的關係 很多人會問：「Helm 的 Revision 和 Git commit 有什麼關係？」 **答案是：兩者是完全獨立的系統，沒有直接關聯。** ``` ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 兩套獨立的版本系統 │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ │ │ Git（原始碼版本控制） Helm（部署版本控制） │ │ ├── commit abc123 ├── Revision 1 │ │ ├── commit def456 ├── Revision 2 │ │ ├── commit ghi789 ├── Revision 3 │ │ └── 儲存在 Git Repository └── 儲存在 K8s Secret │ │ │ └─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` **它們追蹤的東西不同：** | 項目 | Git | Helm Revision | |------|-----|---------------| | 追蹤對象 | 原始碼變更 | 部署狀態變更 | | 儲存位置 | Git Repository | Kubernetes Secret | | 版本格式 | SHA hash（如 `abc123`） | 遞增數字（1, 2, 3...） | | 回滾影響 | 程式碼回到過去 | K8s 資源回到過去 | **為什麼會獨立？** 1. **部署不一定對應程式碼變更** - 你可能只改了 `replicas: 3` → `replicas: 5`（沒有程式碼變更） - 這時 Helm 會有新 Revision，但 Git 沒有新 commit 2. **一次 commit 可能多次部署** - 同一個版本的程式碼，可能部署到 dev、staging、prod - 每次部署都是新的 Helm Revision 3. **部署可能失敗重試** - 同一個 commit 可能因為設定調整而部署多次 **實務上如何關聯？** 雖然兩者獨立，但在 CI/CD 流程中，我們通常會透過 **標籤（Label）或註解（Annotation）** 來關聯： ```yaml # 在 values.yaml 或部署時加入 Git 資訊 metadata: annotations: git.commit: "abc123def" git.branch: "main" git.repo: "github.com/myorg/myapp" ``` **部署時帶入 Git 資訊：** ```bash # 在 CI/CD 中自動帶入 Git commit helm upgrade my-app ./chart \ --set gitCommit=$(git rev-parse --short HEAD) \ --set gitBranch=$(git branch --show-current) ``` **這樣做的好處：** - 出問題時可以快速對應到是哪個 commit 造成的 - 方便追蹤「這個部署對應哪個版本的程式碼」 - 但 Rollback 還是只能用 Helm Revision，不能用 Git commit > **總結：** Helm 透過把每個版本的完整資訊存在 Secret 中，實現了快速且完整的回滾機制。這也是為什麼 Helm 比手動管理 YAML 更可靠的原因之一。 ## 哪裡可以找到現成的 Chart？ ### 1. Artifact Hub（最推薦） - 網址：https://artifacthub.io/ - 就像 Helm 的「App Store」 - 有數千個現成的應用可以直接使用 ### 2. Bitnami Charts（品質很高） - 網址：https://charts.bitnami.com/bitnami - VMware 維護，品質穩定 - 包含 MySQL、Redis、Kafka 等常用服務 ### 3. 官方 Charts - Elastic：https://helm.elastic.co - Grafana：https://grafana.github.io/helm-charts - Prometheus：https://prometheus-community.github.io/helm-charts ### 如何選擇好的 Chart？ 1. **看維護狀況**：最近 6 個月有更新 2. **看下載量**：下載量高的通常比較穩定 3. **看文件**：有完整的使用說明 4. **看社群**：GitHub 上有活躍的討論 ## 實務建議 ### 1. 從簡單開始 - 先試用現成的 Chart（如 Nginx、Redis） - 熟悉後再考慮自建 Chart ### 2. 環境分離 - 開發、測試、正式環境用不同的 values.yaml - 不要直接修改 Chart 的原始檔案 ### 3. 版本控制 - 把 values.yaml 放到 Git 管理 - 每次部署都記錄版本號 ### 4. 備份重要資料 - 資料庫等重要服務要定期備份 - Helm 只管理應用部署，不負責資料備份 ## 常見問題 **Q: Helm 會影響現有的 Kubernetes 資源嗎？** A: 不會。Helm 只是管理工具，不會影響已經存在的資源。 **Q: 可以同時使用 Helm 和 kubectl 嗎？** A: 可以。Helm 最終還是透過 kubectl 與 Kubernetes 互動。 **Q: 如果 Chart 出問題怎麼辦？** A: 用 `helm rollback` 回滾，或 `helm uninstall` 刪除後重新安裝。 **Q: 自建 Chart 很複雜嗎？** A: 一開始可能有點複雜，但熟悉後會比手寫 YAML 簡單很多。 ## 總結 Helm 讓 Kubernetes 應用部署變得： - **更簡單**：一個命令部署複雜應用 - **更安全**：版本管理與快速回滾 - **更高效**：重用現成的 Chart，不用重複造輪子 如果你還在手寫一堆 YAML 檔案，建議試試 Helm，會發現新世界！ ## 參考資源 - [Artifact Hub](https://artifacthub.io/) - Helm Chart 搜尋平台 - [Bitnami Charts](https://charts.bitnami.com/bitnami) - 高品質 Chart 集合 - [Elastic Helm Charts](https://helm.elastic.co) - Elastic 官方 Charts --- ## 關於本文與作者 本文出自 [Mark Ku's Blog](https://blog.markkulab.net/post/helm-chart-deploy) 授權條款： [CC BY 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) — 轉載或引用請註明作者並附上原文連結 ### 關於作者 **[Mark Ku](https://blog.markkulab.net/author/mark-ku)** — Software Solution Provider - 10+ 年資深軟體工程師，現為 AI 應用 Builder - 專注大型平台架構設計，從北美電商到AI SaaS訂閱收費系統 - 結合 AI Agent 與自動化，打造高效可演進的產品技術基礎 ### 作者開發的免費工具 以下工具皆可免費使用： - [免費 PDF 簽名工具](https://blog.markkulab.net/tools/pdf-sign): 線上 PDF 簽名工具，瀏覽器內完成手繪、打字、上傳簽名，可拖曳放置、縮放、下載。所有處理都在你的裝置完成，檔案不會上傳。 - [VS Code Refactory](https://blog.markkulab.net/tools/refactory): Refactory 是一款 VS Code 重構擴充套件：34 個重構動作、37 條 code smell 檢查、Code Health 儀表板、18 種語言、534 支測試。懂你的專案慣例：介面放哪、DI 註冊寫在哪、'use client' 該不該加；還會用 git 修改頻率 × 複雜度排出「該先修哪個檔案」，並一鍵把壞味道交給你自己電腦上的 Claude Code 修。免費使用，原始碼不離開你的機器。 - [DB-Kit 資料庫管理工具](https://blog.markkulab.net/tools/db-kit): DB-Kit 是一個用 Tauri + Rust + React 打造的輕量跨平台資料庫管理工具，用單一一致的介面同時管理 MySQL、MariaDB、PostgreSQL、SQL Server、Oracle、SQLite、MongoDB、Redis、Kafka、Elasticsearch 與 RabbitMQ 十一種資料來源：連線密碼以 OS keychain 加密、SSH Tunnel、完整 CRUD、視覺化查詢建構器、多結果集同時顯示、跨連線資料傳輸與比對同步、Excel / CSV 匯入匯出、執行計畫視覺化、ER 圖、排程備份、SQL 壓力測試（p50～p99 延遲百分位）、15 條規則的 SQL 審查、Kafka 訊息瀏覽與監控告警；繁中 / 英文雙語介面，內建 AI 助手（自然語言生成 SQL、AI 審查與調校建議）與命令列工具 dbk。免費開源（MIT），提供 Windows / macOS / Linux 安裝檔。 - [VS Code Super Mermaid](https://blog.markkulab.net/tools/super-mermaid): Super Mermaid 是一款 VS Code 擴充套件：開箱即用的漂亮 Mermaid 圖表，自動上色、即時預覽、滑鼠平移縮放、PNG / SVG 高解析匯出，內建 21 種範本與多種主題。免費開源（MIT）。 - [React Super Mermaid](https://blog.markkulab.net/tools/react-super-mermaid): react-super-mermaid 是一個開源 React 元件庫：一行 即可渲染漂亮的 Mermaid 圖表，內建 colorful / sketch 主題、平移縮放、圖內搜尋、SVG / PNG 高解析匯出。輕量、SSR 安全、完整 TypeScript 型別。免費開源（MIT）。 - [Jira / Confluence Super Mermaid](https://blog.markkulab.net/tools/jira-super-mermaid): Atlassian Forge app：在 Jira issue 與 Confluence 內文直接寫 Mermaid 語法，畫流程圖、時序圖、狀態機與甘特圖。11 種圖表、SVG / PNG 匯出、明暗主題、完整中日韓文字支援。取得 Runs on Atlassian 資格：圖表存在你自己的站台，app 不呼叫任何第三方服務。免費，即將上架 Atlassian Marketplace。 - [Mermaid 線上預覽](https://blog.markkulab.net/tools/mermaid-preview): 在瀏覽器裡寫 Mermaid、即時看圖，整張圖表壓進網址就能分享。免註冊、不上傳伺服器，相容 mermaid.live 的分享連結。 - [React Intl Phone Number](https://blog.markkulab.net/tools/react-intl-phone-number): react-intl-phone-number 是一個開源 React 元件：framework-agnostic、不依賴 antd，提供 E.164 進出、可搜尋國旗 / 國碼下拉、可配置驗證等級（strict / mobile-strict / loose）、可主題化 CSS 與 i18n，電話邏輯由 google-libphonenumber 驅動。輕量、完整 TypeScript 型別。免費開源（MIT）。 - [Uptime Kuma Cluster](https://blog.markkulab.net/tools/uptime-kuma-cluster): 把單機版 Uptime Kuma 改造成高可用叢集：OpenResty + Lua 智慧負載平衡、MariaDB 共享狀態、健康檢查與自動 Failover，附叢集管理 REST API，一行 Docker Compose 啟動。免費開源（MIT）。 - [特教專案](https://blog.markkulab.net/education): 為特殊教育學生製作的學習教材 ### 每日 Podcast - [科技新鮮事](https://blog.markkulab.net/category/tech-news): 每日精選 AI 與科技趨勢，透過語音摘要快速掌握最新技術動態，涵蓋 AI 應用、軟體架構、DevOps 與工程實戰。 — RSS: https://blog.markkulab.net/feed.xml - [AI股市蝦聊](https://blog.markkulab.net/category/ai-stock-chat): 每個交易日用 AI 分析台股盤勢，以雙人對話聊當天的盤中觀察與隔日預測。 — RSS: https://blog.markkulab.net/ai-stock-chat/feed.xml ### 電子報 [訂閱電子報](https://blog.markkulab.net/subscribe) — 第一時間收到新文章通知，無垃圾信、隨時可取消訂閱。