Kubernetesをやってみる - Helmでパッケージ管理する

はじめに

この記事では、Kubernetes のパッケージマネージャーである Helm について、概念から実践的なハンズオンまで解説します。

Helm を理解することで、複雑なアプリケーションのデプロイ・管理が格段に楽になります。

本記事では kubectl のエイリアスとして k を使用しています。

Helm とは

Helm は、Kubernetes のパッケージマネージャー です。

複数の Kubernetes マニフェストをまとめて「Chart（チャート）」という単位で管理し、アプリケーションのインストール・アップグレード・削除を簡単に行えます。

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Helm Chart                                                         │
│  ┌────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │  templates/                                                    │ │
│  │    deployment.yaml   ─┐                                        │ │
│  │    service.yaml      ─┼─→  1つの helm install で全てデプロイ   │ │
│  │    configmap.yaml    ─┤                                        │ │
│  │    ingress.yaml      ─┘                                        │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│  ┌─────────────────────┐  ┌──────────────────────────────────────┐  │
│  │  Chart.yaml         │  │  values.yaml                         │  │
│  │  (メタ情報)          │  │  (設定値)                            │  │
│  └─────────────────────┘  └──────────────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

なぜ Helm を使うのか

1. 複数マニフェストの一括管理

通常、アプリケーションをデプロイするには複数のマニフェストが必要です。

# Helm なし: 個別に apply する必要がある
k apply -f deployment.yaml
k apply -f service.yaml
k apply -f configmap.yaml
k apply -f ingress.yaml

# Helm あり: 1コマンドで全てデプロイ
helm install my-app ./my-chart

2. 環境ごとの設定切り替え

values.yaml で設定値を外出しにすることで、同じ Chart を使いながら環境ごとに異なる設定を適用できます。

# 開発環境
helm install my-app ./my-chart -f values-dev.yaml

# 本番環境
helm install my-app ./my-chart -f values-prod.yaml

3. バージョン管理とロールバック

Helm はデプロイ履歴を保持し、問題があれば簡単にロールバックできます。

# デプロイ履歴を確認
helm history my-app

# 1つ前のバージョンに戻す
helm rollback my-app

4. 公開 Chart の再利用

Artifact Hub などで公開されている Chart を使えば、複雑なアプリケーション（MySQL、Redis、Prometheus など）を簡単にデプロイできます。

# 例: Prometheus をインストール
helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm install prometheus prometheus-community/prometheus

いつ Helm を使うのか

Helm を使うと便利な場面

場面	説明
環境ごとに設定を変えたい	dev / staging / prod で values ファイルを切り替え
公開されているソフトウェアを使いたい	MySQL、Redis、Prometheus などを1コマンドで構築
マニフェストが多くて管理が大変	Deployment + Service + ConfigMap + ... をまとめて管理
ロールバックしたい	問題があればすぐ前のバージョンに戻せる
チームで構成を共有したい	Chart を共有してデプロイ方法を標準化

Helm を使わなくてもいい場面

場面	理由
マニフェストが数個だけ	kubectl apply -f で十分
環境差分がほとんどない	テンプレート化するメリットが薄い
学習目的で素の Kubernetes を理解したい	まずは生のマニフェストを書く経験が大事

判断の目安

マニフェストが 3〜4 個以上ある
    → Helm を検討

環境（dev/prod）で設定値が異なる
    → Helm を検討

MySQL や Prometheus など有名なソフトを使う
    → 公開 Chart を使う

シンプルな Pod や Deployment を1つ動かすだけ
    → kubectl apply で OK

Helm の主要概念

用語	説明
Chart	Kubernetes リソースをパッケージ化したもの。テンプレートと設定値のセット
Release	Chart をクラスタにインストールした「インスタンス」。同じ Chart から複数の Release を作成可能
Repository	Chart を公開・共有するための場所
values.yaml	Chart の設定値を定義するファイル

        Chart                      Release
    ┌──────────────┐          ┌──────────────┐
    │ nginx-chart  │  ──→     │ web-frontend │  (本番用)
    │              │          └──────────────┘
    │ テンプレート    │  ──→     ┌──────────────┐
    │ + デフォルト値  │          │ web-staging  │  (ステージング用)
    └──────────────┘          └──────────────┘

Chart の構造

my-chart/
├── Chart.yaml          # Chart のメタ情報（名前、バージョン、説明）
├── values.yaml         # デフォルトの設定値
├── templates/          # Kubernetes マニフェストのテンプレート
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── _helpers.tpl    # テンプレート用のヘルパー関数
│   └── NOTES.txt       # インストール後に表示されるメッセージ
└── charts/             # 依存する Chart（サブチャート）

Chart.yaml の例

apiVersion: v2
name: my-app
description: A Helm chart for my application
type: application
version: 0.1.0        # Chart 自体のバージョン
appVersion: "1.0.0"   # アプリケーションのバージョン

values.yaml の例

replicaCount: 2

image:
  repository: nginx
  tag: "1.24"
  pullPolicy: IfNotPresent

service:
  type: ClusterIP
  port: 80

resources:
  limits:
    cpu: 100m
    memory: 128Mi

テンプレートでの値の参照

templates/deployment.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-app
spec:
  replicas: {{ .Values.replicaCount }}
  template:
    spec:
      containers:
        - name: app
          image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}"
          resources:
            {{- toYaml .Values.resources | nindent 12 }}

変数	説明
.Values.*	values.yaml の値を参照
.Release.Name	Release の名前
.Release.Namespace	インストール先の Namespace
.Chart.Name	Chart の名前
.Chart.Version	Chart のバージョン

よく使うコマンド

コマンド	説明
helm install <name> <chart>	Chart をインストール
helm upgrade <name> <chart>	Release をアップグレード
helm uninstall <name>	Release を削除
helm list	インストール済み Release を一覧表示
helm rollback <name> [revision]	以前のバージョンにロールバック
helm template <chart>	テンプレートをレンダリング（実際にはインストールしない）
helm repo add <name> <url>	Repository を追加
helm search repo <keyword>	Repository から Chart を検索

参考リンク

• Helm | The package manager for Kubernetes
• Helm Docs
• Artifact Hub

ハンズオン

ここからは実際に手を動かして Helm の動作を確認します。

やること

Step	内容
Step 1	Helm をインストールする
Step 2	公開 Chart を使ってみる（nginx）
Step 3	自作 Chart を作成する
Step 4	自作 Chart をデプロイ・アップグレード・ロールバック
Step 5	クリーンアップ

事前準備

# kind クラスタが起動していることを確認
k cluster-info

Step 1: Helm をインストールする

macOS（Homebrew）

brew install helm

その他の OS

# スクリプトでインストール
curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

確認

helm version

version.BuildInfo{Version:"v3.x.x", ...}

Step 2: 公開 Chart を使ってみる

まずは公開されている Chart（パッケージ）を使って、Helm の基本的な使い方を体験します。

2-1. Repository を追加する

Repository は、Chart（パッケージ）を配布している場所です。npm の registry、Homebrew の tap のようなものです。

ここでは、多くの有名ソフトウェアの Chart を公開している Bitnami の Repository を追加します。

# Bitnami の Repository を "bitnami" という名前で登録
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami

# Repository の情報を最新化（apt update のようなもの）
helm repo update

"bitnami" has been added to your repositories
...
Update Complete. ⎈Happy Helming!⎈

登録した Repository を確認してみましょう。

helm repo list

NAME    URL
bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami

2-2. Chart を検索する

Chart は、Kubernetes アプリケーションをパッケージ化したものです。Deployment、Service、ConfigMap などのマニフェストがまとめて入っています。

登録した Repository から nginx の Chart を検索してみましょう。

helm search repo nginx

NAME                  CHART VERSION   APP VERSION   DESCRIPTION
bitnami/nginx         ...             ...           NGINX Open Source is a web server...

bitnami/nginx という Chart が見つかりました。これが nginx をデプロイするためのパッケージです。

2-3. Chart の設定値を確認する

Chart には設定値（values）があり、レプリカ数やイメージタグなどをカスタマイズできます。

どんな設定ができるか確認してみましょう。

# bitnami/nginx Chart の設定値を表示（先頭50行）
helm show values bitnami/nginx | head -50

たくさんの設定項目があることがわかります。

2-4. Chart をインストールする

いよいよ Chart をクラスタにインストールします。

Release は、Chart をインストールした「実体」です。同じ Chart から複数の Release を作成できます（本番用、ステージング用など）。

# bitnami/nginx Chart を "my-nginx" という名前の Release としてインストール
helm install my-nginx bitnami/nginx --set service.type=ClusterIP

NAME: my-nginx                    ← Release 名
LAST DEPLOYED: ...
NAMESPACE: default
STATUS: deployed                  ← デプロイ成功
REVISION: 1                       ← リビジョン番号（更新のたびに増える）

これだけで nginx がデプロイされました。

2-5. 作成されたリソースを確認する

# インストール済みの Release 一覧
helm list

NAME      NAMESPACE  REVISION  UPDATED                   STATUS    CHART          APP VERSION
my-nginx  default    1         ...                       deployed  nginx-x.x.x    x.x.x

# この Release が作成した Kubernetes リソースを確認
k get all -l app.kubernetes.io/instance=my-nginx

Deployment、Pod、Service などが自動的に作成されていることがわかります。

2-6. Release をアンインストールする

# my-nginx という Release を削除
helm uninstall my-nginx

release "my-nginx" uninstalled

関連する Kubernetes リソースもすべて削除されます。

Step 3: 自作 Chart を作成する

Chart のひな形を生成

helm create my-app

以下の構造が生成されます:

my-app/
├── Chart.yaml
├── values.yaml
├── templates/
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── hpa.yaml
│   ├── ingress.yaml
│   ├── serviceaccount.yaml
│   ├── _helpers.tpl
│   ├── NOTES.txt
│   └── tests/
└── charts/

Chart.yaml を編集

my-app/Chart.yaml:

apiVersion: v2
name: my-app
description: A simple Helm chart for learning
type: application
version: 0.1.0
appVersion: "1.0.0"

values.yaml を編集

my-app/values.yaml を以下の内容に置き換えます（シンプルにするため）:

replicaCount: 1

image:
  repository: nginx
  pullPolicy: IfNotPresent
  tag: "stable-alpine"

service:
  type: ClusterIP
  port: 80

resources:
  limits:
    cpu: 100m
    memory: 128Mi
  requests:
    cpu: 50m
    memory: 64Mi

テンプレートを確認（ドライラン）

実際にインストールせずに、生成されるマニフェストを確認できます。

helm template my-app ./my-app

Lint で検証

helm lint ./my-app

==> Linting ./my-app
[INFO] Chart.yaml: icon is recommended

1 chart(s) linted, 0 chart(s) failed

Step 4: 自作 Chart をデプロイ・アップグレード・ロールバック

インストール

helm install my-app ./my-app

NAME: my-app
LAST DEPLOYED: ...
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1

確認

helm list
k get all -l app.kubernetes.io/instance=my-app

アップグレード（レプリカ数を変更）

helm upgrade my-app ./my-app --set replicaCount=3

# 変更を確認
k get pods -l app.kubernetes.io/instance=my-app

NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-app-xxx-xxx            1/1     Running   0          10s
my-app-xxx-yyy            1/1     Running   0          10s
my-app-xxx-zzz            1/1     Running   0          10s

履歴を確認

helm history my-app

REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART           APP VERSION    DESCRIPTION
1           ...                         superseded  my-app-0.1.0    1.0.0          Install complete
2           ...                         deployed    my-app-0.1.0    1.0.0          Upgrade complete

ロールバック

helm rollback my-app 1

# レプリカ数が 1 に戻っていることを確認
k get pods -l app.kubernetes.io/instance=my-app

履歴を再確認

helm history my-app

REVISION    UPDATED                     STATUS      CHART           APP VERSION    DESCRIPTION
1           ...                         superseded  my-app-0.1.0    1.0.0          Install complete
2           ...                         superseded  my-app-0.1.0    1.0.0          Upgrade complete
3           ...                         deployed    my-app-0.1.0    1.0.0          Rollback to 1

Step 5: クリーンアップ

# Release を削除
helm uninstall my-app

# Repository を削除（オプション）
helm repo remove bitnami

よく使うコマンドまとめ

# Repository 管理
helm repo add <name> <url>
helm repo update
helm repo list
helm repo remove <name>

# Chart 検索・情報
helm search repo <keyword>
helm show chart <chart>
helm show values <chart>

# インストール・アップグレード
helm install <release> <chart>
helm install <release> <chart> -f values.yaml
helm install <release> <chart> --set key=value
helm upgrade <release> <chart>
helm upgrade <release> <chart> --install  # なければインストール

# 確認
helm list
helm status <release>
helm history <release>

# ロールバック・削除
helm rollback <release> [revision]
helm uninstall <release>

# 開発・デバッグ
helm create <name>          # Chart のひな形を生成
helm template <chart>       # テンプレートをレンダリング
helm lint <chart>           # Chart の検証
helm install --dry-run --debug <release> <chart>  # ドライラン

Tips

values ファイルの優先順位

複数の方法で値を指定した場合、以下の優先順位で上書きされます（下が優先）:

1. Chart の values.yaml（デフォルト値）
2. -f で指定したファイル（複数指定可、後のものが優先）
3. --set で指定した値

# 例: デフォルト値 → values-prod.yaml → --set の順で上書き
helm install my-app ./my-app \
  -f values-prod.yaml \
  --set replicaCount=5

Namespace を指定

helm install my-app ./my-app -n my-namespace --create-namespace

Release の状態確認

helm status my-app

まとめ

この記事では、Helm の基本概念とハンズオンを通じて以下を学びました。

• Helm とは: Kubernetes のパッケージマネージャー
• Chart: マニフェストをまとめたパッケージ
• Release: Chart をインストールした実体
• values.yaml: 設定値の外出し
• 基本操作: install / upgrade / rollback / uninstall

Helm を活用することで、複数環境へのデプロイやバージョン管理が格段に楽になります。