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Helmチャートスキャフォールディング

Kubernetesアプリケーションをパッケージ化してデプロイするためのHelmチャートの作成、整理、管理に関する包括的なガイダンス。

目的

このスキルは、チャート構造、テンプレートパターン、values管理、検証戦略を含む、本番環境対応のHelmチャートを構築するためのステップバイステップの手順を提供します。

このスキルを使用する場面

このスキルは以下の場合に使用します：

• ゼロから新しいHelmチャートを作成する
• 配布用のKubernetesアプリケーションをパッケージ化する
• Helmでマルチ環境デプロイメントを管理する
• 再利用可能なKubernetesマニフェスト用のテンプレート化を実装する
• Helmチャートリポジトリをセットアップする
• Helmのベストプラクティスと規約に従う

Helmの概要

HelmはKubernetesのパッケージマネージャーであり、以下を実現します：

• 再利用性のためにKubernetesマニフェストをテンプレート化
• アプリケーションのリリースとロールバックを管理
• チャート間の依存関係を処理
• デプロイメントのバージョン管理を提供
• 環境間での構成管理を簡素化

ステップバイステップのワークフロー

1. チャート構造の初期化

新しいチャートを作成:

helm create my-app

標準チャート構造:

my-app/
├── Chart.yaml           # チャートメタデータ
├── values.yaml          # デフォルト構成値
├── charts/              # チャート依存関係
├── templates/           # Kubernetesマニフェストテンプレート
│   ├── NOTES.txt       # インストール後の注意事項
│   ├── _helpers.tpl    # テンプレートヘルパー
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   ├── serviceaccount.yaml
│   ├── hpa.yaml
│   └── tests/
│       └── test-connection.yaml
└── .helmignore         # 無視するファイル

2. Chart.yamlの構成

チャートメタデータはパッケージを定義します:

apiVersion: v2
name: my-app
description: My Applicationのためのヘルムチャート
type: application
version: 1.0.0      # チャートバージョン
appVersion: "2.1.0" # アプリケーションバージョン

# チャート検索用のキーワード
keywords:
  - web
  - api
  - backend

# メンテナ情報
maintainers:
  - name: DevOps Team
    email: devops@example.com
    url: https://github.com/example/my-app

# ソースコードリポジトリ
sources:
  - https://github.com/example/my-app

# ホームページ
home: https://example.com

# チャートアイコン
icon: https://example.com/icon.png

# 依存関係
dependencies:
  - name: postgresql
    version: "12.0.0"
    repository: "https://charts.bitnami.com/bitnami"
    condition: postgresql.enabled
  - name: redis
    version: "17.0.0"
    repository: "https://charts.bitnami.com/bitnami"
    condition: redis.enabled

参考: 完全な例については assets/Chart.yaml.template を参照してください

3. values.yaml構造の設計

値を階層的に整理:

# イメージ構成
image:
  repository: myapp
  tag: "1.0.0"
  pullPolicy: IfNotPresent

# レプリカ数
replicaCount: 3

# サービス構成
service:
  type: ClusterIP
  port: 80
  targetPort: 8080

# Ingress構成
ingress:
  enabled: false
  className: nginx
  hosts:
    - host: app.example.com
      paths:
        - path: /
          pathType: Prefix

# リソース
resources:
  requests:
    memory: "256Mi"
    cpu: "250m"
  limits:
    memory: "512Mi"
    cpu: "500m"

# オートスケーリング
autoscaling:
  enabled: false
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 10
  targetCPUUtilizationPercentage: 80

# 環境変数
env:
  - name: LOG_LEVEL
    value: "info"

# ConfigMapデータ
configMap:
  data:
    APP_MODE: production

# 依存関係
postgresql:
  enabled: true
  auth:
    database: myapp
    username: myapp

redis:
  enabled: false

参考: 完全な構造については assets/values.yaml.template を参照してください

4. テンプレートファイルの作成

Helm関数でGoテンプレートを使用:

templates/deployment.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ include "my-app.fullname" . }}
  labels:
    {{- include "my-app.labels" . | nindent 4 }}
spec:
  {{- if not .Values.autoscaling.enabled }}
  replicas: {{ .Values.replicaCount }}
  {{- end }}
  selector:
    matchLabels:
      {{- include "my-app.selectorLabels" . | nindent 6 }}
  template:
    metadata:
      labels:
        {{- include "my-app.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: {{ .Values.service.targetPort }}
        resources:
          {{- toYaml .Values.resources | nindent 12 }}
        env:
          {{- toYaml .Values.env | nindent 12 }}

5. テンプレートヘルパーの作成

templates/_helpers.tpl:

{{/*
チャート名を展開
*/}}
{{- define "my-app.name" -}}
{{- default .Chart.Name .Values.nameOverride | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- end }}

{{/*
デフォルトの完全修飾アプリ名を作成
*/}}
{{- define "my-app.fullname" -}}
{{- if .Values.fullnameOverride }}
{{- .Values.fullnameOverride | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- else }}
{{- $name := default .Chart.Name .Values.nameOverride }}
{{- if contains $name .Release.Name }}
{{- .Release.Name | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- else }}
{{- printf "%s-%s" .Release.Name $name | trunc 63 | trimSuffix "-" }}
{{- end }}
{{- end }}
{{- end }}

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

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

6. 依存関係の管理

Chart.yamlに依存関係を追加:

dependencies:
  - name: postgresql
    version: "12.0.0"
    repository: "https://charts.bitnami.com/bitnami"
    condition: postgresql.enabled

依存関係を更新:

helm dependency update
helm dependency build

依存関係の値を上書き:

# values.yaml
postgresql:
  enabled: true
  auth:
    database: myapp
    username: myapp
    password: changeme
  primary:
    persistence:
      enabled: true
      size: 10Gi

7. テストと検証

検証コマンド:

# チャートをリント
helm lint my-app/

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

# テンプレートレンダリング
helm template my-app ./my-app

# valuesを使用したテンプレート
helm template my-app ./my-app -f values-prod.yaml

# 計算された値を表示
helm show values ./my-app

検証スクリプト:

#!/bin/bash
set -e

echo "チャートをリント中..."
helm lint .

echo "テンプレートレンダリングをテスト中..."
helm template test-release . --dry-run

echo "必要な値を確認中..."
helm template test-release . --validate

echo "すべての検証が成功しました！"

参考: scripts/validate-chart.sh を参照してください

8. パッケージ化と配布

チャートをパッケージ化:

helm package my-app/
# 作成: my-app-1.0.0.tgz

チャートリポジトリを作成:

# インデックスを作成
helm repo index .

# リポジトリにアップロード
# AWS S3の例
aws s3 sync . s3://my-helm-charts/ --exclude "*" --include "*.tgz" --include "index.yaml"

チャートを使用:

helm repo add my-repo https://charts.example.com
helm repo update
helm install my-app my-repo/my-app

9. マルチ環境構成

環境固有のvaluesファイル:

my-app/
├── values.yaml          # デフォルト
├── values-dev.yaml      # 開発
├── values-staging.yaml  # ステージング
└── values-prod.yaml     # 本番

values-prod.yaml:

replicaCount: 5

image:
  tag: "2.1.0"

resources:
  requests:
    memory: "512Mi"
    cpu: "500m"
  limits:
    memory: "1Gi"
    cpu: "1000m"

autoscaling:
  enabled: true
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 20

ingress:
  enabled: true
  hosts:
    - host: app.example.com
      paths:
        - path: /
          pathType: Prefix

postgresql:
  enabled: true
  primary:
    persistence:
      size: 100Gi

環境を指定してインストール:

helm install my-app ./my-app -f values-prod.yaml --namespace production

10. フックとテストの実装

プレインストールフック:

# templates/pre-install-job.yaml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: {{ include "my-app.fullname" . }}-db-setup
  annotations:
    "helm.sh/hook": pre-install
    "helm.sh/hook-weight": "-5"
    "helm.sh/hook-delete-policy": hook-succeeded
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: db-setup
        image: postgres:15
        command: ["psql", "-c", "CREATE DATABASE myapp"]
      restartPolicy: Never

接続テスト:

# templates/tests/test-connection.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: "{{ include "my-app.fullname" . }}-test-connection"
  annotations:
    "helm.sh/hook": test
spec:
  containers:
  - name: wget
    image: busybox
    command: ['wget']
    args: ['{{ include "my-app.fullname" . }}:{{ .Values.service.port }}']
  restartPolicy: Never

テストを実行:

helm test my-app

共通パターン

パターン1: 条件付きリソース

{{- if .Values.ingress.enabled }}
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: {{ include "my-app.fullname" . }}
spec:
  # ...
{{- end }}

パターン2: リストの反復処理

env:
{{- range .Values.env }}
- name: {{ .name }}
  value: {{ .value | quote }}
{{- end }}

パターン3: ファイルのインクルード

data:
  config.yaml: |
    {{- .Files.Get "config/application.yaml" | nindent 4 }}

パターン4: グローバル値

global:
  imageRegistry: docker.io
  imagePullSecrets:
    - name: regcred

# テンプレートで使用:
image: {{ .Values.global.imageRegistry }}/{{ .Values.image.repository }}

ベストプラクティス

1. セマンティックバージョニングを使用 チャートとアプリのバージョンに
2. すべての値をドキュメント化 values.yamlにコメント付きで
3. テンプレートヘルパーを使用 繰り返しロジックに
4. パッケージ化前にチャートを検証
5. 依存関係のバージョンを明示的にピン留め
6. オプションリソースに条件を使用
7. 命名規則に従う（小文字、ハイフン）
8. NOTES.txtを含める 使用方法の説明付きで
9. ヘルパーを使用してラベルを一貫して追加
10. すべての環境でインストールをテスト

トラブルシューティング

テンプレートレンダリングエラー:

helm template my-app ./my-app --debug

依存関係の問題:

helm dependency update
helm dependency list

インストール失敗:

helm install my-app ./my-app --dry-run --debug
kubectl get events --sort-by='.lastTimestamp'

参照ファイル

• assets/Chart.yaml.template - チャートメタデータテンプレート
• assets/values.yaml.template - Values構造テンプレート
• scripts/validate-chart.sh - 検証スクリプト
• references/chart-structure.md - 詳細なチャート構成

関連スキル

• k8s-manifest-generator - ベースKubernetesマニフェスト作成用
• gitops-workflow - 自動化されたHelmチャートデプロイメント用