容器服务Kubernetes版ACK（Container Service for Kubernetes）的云盘存储快照特性可以帮助您实现应用数据的备份和恢复。本文介绍ACK的存储快照的基本概念、使用流程，及说明如何动态、静态创建快照。

前提条件

  • ACK发布的Kubernetes 1.18及之上版本默认提供了存储快照的功能，因此使用云盘存储快照时，请确保您创建的ACK集群Kubernetes版本等于或大于1.18。具体操作，请参见创建Kubernetes托管版集群。
  • 访问指定地域的ECS控制台，确认已开启云盘快照服务。具体操作，请参见开通快照。

背景信息

在阿里云ACK集群中部署有状态服务通常使用云盘数据卷存储数据，虽然云盘本身提供了数据的备份（快照）恢复机制，但是如何将这种机制和Kubernetes服务集成并灵活地提供给应用使用？为了解决这个问题，Kubernetes使用以下两个特性来实现备份恢复能力：
  • 通过VolumeSnapshot资源实现云盘的备份（快照功能）。
  • 通过PVC的DataSource功能实现数据的恢复。

使用说明

为了实现快照相关功能，ACK通过CRD定义了以下3个相关的资源类型。
资源类型名称 描述
VolumeSnapshotContent 存储后端的快照实例，由系统管理员创建维护，无NameSpace。类似PV概念。
VolumeSnapshot 声明一个快照实例，由用户创建维护，属于特定NameSpace。类似PVC概念。
VolumeSnapshotClass 定义一个快照类，描述创建快照使用的参数、Controller。类似StorageClass概念。
存储快照资源的绑定规则如下：
  • 在使用Snapshot资源类型时，和PV、PVC一样，首先您需绑定VolumeSnapshot与VolumeSnapshotContent。
  • 集群会自动为正确配置了VolumeSnapshotClassName字段的VolumeSnapshot资源，创建VolumeSnapshotContent资源。 如果您没有配置或者配置错误的话则无法自动创建VolumeSnapshotContent，您需要手动创建VolumeSnapshotContent，并绑定VolumeSnapshot。
  • VolumeSnapshotContent与VolumeSnapshot绑定是一对一的关系。
注意 删除VolumeSnapshotContent同时，后端的快照也会被删除。

动态创建快照

下图为在ACK使用的云盘上动态创建快照的使用流程图。snapshot
使用流程说明如下。
流程步骤 描述
① 创建原始应用，创建云盘卷保存数据。
② 创建VolumeSnapshot，此时集群会自动创建VolumeSnapshotContent和存储端的快照实例。
③ 创建新的应用，并配置PVC引用步骤②中创建的快照对象。
上述的三个步骤实现：
  • 备份：图中的Volume1的数据被备份到Snapshot1。
  • 恢复：Snapshot1的数据（也就是Volume1的数据）被恢复成Volume2。

本文示例将通过创建Nginx应用并恢复应用的数据，说明如何使用存储快照功能。操作步骤如下。

  1. 创建VolumeSnapshotClass快照类。
    1. 使用以下YAML内容创建volumesnapshotclass.yaml文件。
      apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1beta1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
  name: default-snapclass
driver: diskplugin.csi.alibabacloud.com
parameters:
   snapshotType: "xxx"
   instantAccessRetentionDays: "1"
deletionPolicy: Delete
      参数 描述
      deletionPolicy
      • 当值为Delete的时候，说明删除VolumeSnapshot时，VolumeSnapshotContent以及关联的快照也会被一起删除。
      • 当值为Retain的时候，说明删除VolumeSnapshot时，VolumeSnapshotContent以及关联的快照不会被删除。
      parameters.snapshotType 指定为InstantAccess的时候，动态创建出来的是极速快照，只针对于ESSD云盘。更多信息，请参见开启或关闭快照极速可用功能。

      默认值为normal，表示创建普通快照。

      parameters.instantAccessRetentionDays 与参数parameters.snapshotType共同使用，指定了创建极速快照保留天数，过了该天数后，极速快照将会转换成普通快照。
      parameters.forceDelete 当指定forceDelete为"true"时，表示使用强制删除快照功能。默认为普通删除。
      • 强制删除：强制删除用户创建的所有已使用和未使用的快照。
      • 普通删除：只能删除未使用的快照。已经使用过的快照，不能使用普通删除。
    2. 执行以下命令创建VolumeSnapshotClass快照类。
      kubectl apply -f volumesnapshotclass.yaml
  2. 创建原始应用并写入数据。
    1. 使用以下YAML内容创建nginx.yaml文件。
      apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        volumeMounts:
        - name: disk-ssd
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk-ssd
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "alicloud-disk-ssd"
      resources:
        requests:
          storage: 20Gi
    2. 执行以下命令创建应用Nginx。
      kubectl apply -f nginx.yaml
    3. 执行以下命令往Pod（web-0）中写入数据。
      kubectl exec -it web-0 touch /data/test
kubectl exec -it web-0 ls /data
      输出：
      lost+found test
  3. 创建VolumeSnapshot。
    说明
    • 若您集群使用的CSI版本不低于v1.22.12-b797ad9-aliyun，创建快照时， 不依赖该PVC是否有Running Pod存在，可对任意挂载过的云盘创建快照。关于CSI版本更多信息，请参见csi-provisioner。
    • 若您集群使用的CSI版本低于v1.22.12-b797ad9-aliyun，创建快照时，则需要保证有Pod正在使用当前PVC，即保证云盘处于挂载状态。
    1. 使用以下YAML内容创建snapshot.yaml文件。
      apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1beta1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: new-snapshot-demo
  namespace: default
spec:
  volumeSnapshotClassName: default-snapclass
  source:
    persistentVolumeClaimName: disk-ssd-web-0
    2. 执行以下命令创建VolumeSnapshot。
      kubectl apply -f snapshot.yaml
    3. 执行以下命令查看是否创建VolumeSnapshot和VolumeSnapshotContent。您也可以登录ECS控制台查看快照实例。
      查看VolumeSnapshot命令：
      kubectl get volumesnapshots.snapshot.storage.k8s.io
      输出：
      NAME                                            AGE
new-snapshot-demo                                36m
      查看VolumeSnapshotContent命令：
      kubectl get VolumeSnapshotContent
      输出：
      NAME                                            AGE
snapshotcontent-222222                           36m
  4. 恢复数据。
    1. 使用以下YAML内容创建nginx-restore文件。
      apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web-restore
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      hostNetwork: true
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        command: ["sh", "-c"]
        args: ["sleep 10000"]
        volumeMounts:
        - name: disk-ssd
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk-ssd
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: alicloud-disk-ssd
      resources:
        requests:
          storage: 20Gi
      dataSource:
        name: new-snapshot-demo
        kind: VolumeSnapshot
        apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
      说明 在volumeClaimTemplates中，需设置dataSource的类型为VolumeSnapshot，且VolumeSnapshot的名字为步骤3中创建的new-snapshot-demo。
    2. 执行以下命令恢复数据。
      kubectl apply -f nginx-restore.yaml
  5. 执行以下命令查看Pod（web-restore-0）数据。
    kubectl exec -it web-restore-0 ls /data
    输出：
    lost+found test
    可见在不同的Pod中返回相同数据，实现了数据的恢复。

静态创建快照（使用ECS上已有快照）

将已有ECS快照导入至ACK集群中的操作步骤如下。

  1. 使用以下YAML内容创建VolumeSnapshotContent。
    apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotContent
metadata:
  name: new-snapshot-content-test
spec:
  deletionPolicy: Retain
  driver: diskplugin.csi.alibabacloud.com
  source:
    snapshotHandle: <your-snapshotid>
  volumeSnapshotRef:
    name: new-snapshot-demo
    namespace: default
    参数 描述
    snapshotHandle 填写在ECS页面上的已生成的快照ID。
    volumeSnapshotRef 填写要创建的VolumeSnapshot的信息：
    • name：将要创建的VolumeSnapshot的名称。
    • namespace：将要创建的VolumeSnapshot所在的命名空间。
  2. 使用以下YAML内容创建VolumeSnapshot。
    apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: new-snapshot-demo
  namespace: default
spec:
  source:
    volumeSnapshotContentName: new-snapshot-content-test
    参数 描述
    metadata.name VolumeSnapshot的名称，需要和上述VolumeSnapshotContent中指定的相同。
    spec.source.volumeSnapshotContentName 是当前VolumeSnapshot绑定的VolumeSnapshotContent的名称，需与上述创建的VolumeSnapshotContent的名称一致。
  3. 恢复数据。
    1. 使用以下YAML内容创建nginx-restore文件。
      apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web-restore
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      hostNetwork: true
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        command: ["sh", "-c"]
        args: ["sleep 10000"]
        volumeMounts:
        - name: disk-ssd
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk-ssd
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: alicloud-disk-ssd
      resources:
        requests:
          storage: 20Gi
      dataSource:
        name: new-snapshot-demo
        kind: VolumeSnapshot
        apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
      说明 在volumeClaimTemplates中，需设置dataSource的类型为VolumeSnapshot，且VolumeSnapshot的名字为步骤2中创建的new-snapshot-demo。
    2. 执行以下命令恢复数据。
      kubectl apply -f nginx-restore.yaml
  4. 执行以下命令查看Pod（web-restore-0）数据。
    kubectl exec -it web-restore-0 ls /data
    输出：
    lost+found test
    可见在不同的Pod中返回相同数据，实现了数据的恢复。