使用磁碟區快照備份 Persistent Disk 儲存空間

使用磁碟區快照，在 Google Kubernetes Engine (GKE) 中備份及還原 Persistent Disk 儲存空間。磁碟區快照會建立永久磁碟資料的時間點副本，方便您有效率地復原及測試。這項功能可協助您防止資料遺失、還原至先前的狀態，並確保工作負載的業務持續性。如要進一步瞭解 Kubernetes 磁碟區快照的基本概念，請參閱「關於 Kubernetes 磁碟區快照」。

需求條件

如要在 GKE 使用磁碟區快照，必須符合下列規定：

• 使用支援快照的 CSI 驅動程式。樹狀結構內 Persistent Disk 驅動程式不支援快照。如要建立及管理快照，您必須使用與基礎 PersistentVolumeClaim (PVC) 相同的 CSI 驅動程式。

  • 如要建立 Persistent Disk (PD) 磁碟區快照，請使用 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式。根據預設，在執行 GKE 1.18.10-gke.2100 以上版本或 1.19.3-gke.2100 以上版本的新 Linux 叢集上，會安裝 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式。您也可以在現有叢集上啟用 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式。

  • 如需支援快照的所有 CSI 驅動程式清單，請參閱 Kubernetes 說明文件中驅動程式的「其他功能」欄。

• 使用控制層版本 1.17 以上版本。如要在 VolumeSnapshot 中使用 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式，請使用 GKE 1.17.6-gke.4 以上版本。

• 有現有的 PersistentVolumeClaim 可用於快照。用於快照來源的 PersistentVolume 必須由 CSI 驅動程式管理。如要確認是否使用 CSI 驅動程式，請檢查 PersistentVolume 規格是否含有 csi 區段，以及 driver: pd.csi.storage.gke.io 或 filestore.csi.storage.gke.io。 如果 PersistentVolume 是由 CSI 驅動程式動態佈建 (如以下各節所述)，則會由 CSI 驅動程式管理。

限制

所有 Compute Engine 磁碟快照建立限制也適用於 GKE。

最佳做法

在 GKE 使用 Persistent Disk Volume 快照時，請務必遵循 Compute Engine 磁碟快照的最佳做法。

事前準備

開始之前，請確認您已執行下列工作：

• 啟用 Google Kubernetes Engine API。
啟用 Google Kubernetes Engine API
• 如要使用 Google Cloud CLI 執行這項工作，請安裝並初始化 gcloud CLI。如果您先前已安裝 gcloud CLI，請執行 gcloud components update 指令，取得最新版本。較舊的 gcloud CLI 版本可能不支援執行本文件中的指令。

建立及使用磁碟區快照

本文中的範例說明如何執行下列工作：

1. 建立 PersistentVolumeClaim 和 Deployment。
2. 將檔案新增至 Deployment 使用的 PersistentVolume。
3. 建立 VolumeSnapshotClass 來設定快照。
4. 建立 PersistentVolume 的磁碟區快照。
5. 刪除測試檔案。
6. 將 PersistentVolume 還原至您建立的快照。
7. 確認還原作業是否正常運作。

如要使用磁碟區快照，請完成下列步驟：

1. 建立 VolumeSnapshotClass 物件，指定快照的 CSI 驅動程式和刪除政策。
2. 建立 VolumeSnapshot 物件，要求現有 PersistentVolumeClaim 的快照。
3. 在 PersistentVolumeClaim 中參照 VolumeSnapshot，將磁碟區還原至該快照，或使用快照建立新磁碟區。

建立 PersistentVolumeClaim 和 Deployment

1. 如要建立 PersistentVolumeClaim 物件，請將下列資訊清單儲存為 my-pvc.yaml：

   Persistent Disk

    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    metadata:
      name: my-pvc
    spec:
      storageClassName: standard-rwo
      accessModes:
      - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi
   

   這個範例使用 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式預設安裝的 standard-rwo 儲存空間類別。詳情請參閱「使用 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式」。

   對於 spec.storageClassName，您可以指定任何使用支援的 CSI 驅動程式的儲存空間級別。

2. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f my-pvc.yaml
   

3. 如要建立 Deployment，請將下列資訊清單儲存為 my-deployment.yaml：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: hello-app
   spec:
     selector:
       matchLabels:
         app: hello-app
     template:
       metadata:
         labels:
           app: hello-app
       spec:
         containers:
         - name: hello-app
           image: google/cloud-sdk:slim
           args: [ "sleep", "3600" ]
           volumeMounts:
           - name: sdk-volume
             mountPath: /usr/share/hello/
         volumes:
         - name: sdk-volume
           persistentVolumeClaim:
             claimName: my-pvc
   

4. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f my-deployment.yaml
   

5. 檢查 Deployment 的狀態：

   kubectl get deployment hello-app
   

   Deployment 可能需要一些時間才能準備就緒。您可以執行上述指令，直到看到類似下方的輸出內容：

   NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
   hello-app   1/1     1            1           2m55s
   

在磁碟區中新增測試檔案

1. 列出 Deployment 中的 Pods：

   kubectl get pods -l app=hello-app
   

   輸出結果會與下列內容相似：

   NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   hello-app-6d7b457c7d-vl4jr   1/1     Running   0          2m56s
   

2. 在 Pod 中建立測試檔案：

   kubectl exec POD_NAME \
       -- sh -c 'echo "Hello World!" > /usr/share/hello/hello.txt'
   

   將 POD_NAME 替換為 Pod 的名稱。

3. 確認檔案是否存在：

   kubectl exec POD_NAME \
       -- sh -c 'cat /usr/share/hello/hello.txt'
   

   輸出結果會與下列內容相似：

   Hello World!
   

建立 VolumeSnapshotClass 物件

建立 VolumeSnapshotClass 物件，指定 CSI 驅動程式和磁碟區快照的 deletionPolicy。建立 VolumeSnapshot 物件時，可以參照 VolumeSnapshotClass 物件。

1. 將下列資訊清單儲存為 volumesnapshotclass.yaml。

   Persistent Disk

   如果叢集搭載 1.21 以上版本，請使用 v1 API 版本。

   apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
   kind: VolumeSnapshotClass
   metadata:
     name: my-snapshotclass
   driver: pd.csi.storage.gke.io
   deletionPolicy: Delete
   

   在這個例子中：

   • CSI 驅動程式會使用 driver 欄位佈建快照。在本範例中，pd.csi.storage.gke.io 使用 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式。

   • deletionPolicy 欄位會告知 GKE，在刪除繫結的 VolumeSnapshot 物件時，如何處理 VolumeSnapshotContent 物件和基礎快照。指定 Delete 即可刪除 VolumeSnapshotContent 物件和基礎快照。如要保留 VolumeSnapshotContent 和基礎快照，請指定 Retain。

     如要使用自訂儲存空間位置，請在快照類別中新增 storage-locations 參數。如要使用這項參數，叢集必須採用 1.21 以上版本。

     apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
     kind: VolumeSnapshotClass
     metadata:
       name: my-snapshotclass
     parameters:
       storage-locations: us-east2
     driver: pd.csi.storage.gke.io
     deletionPolicy: Delete
     

   • 如要建立磁碟映像檔，請在 parameters 欄位中新增下列內容：

     parameters:
       snapshot-type: images
       image-family: IMAGE_FAMILY
     

     將 IMAGE_FAMILY 替換成您偏好的映像檔系列名稱，例如 preloaded-data。

2. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f volumesnapshotclass.yaml
   

建立 VolumeSnapshot

VolumeSnapshot 物件是現有 PersistentVolumeClaim 物件的快照要求。建立 VolumeSnapshot 物件時，GKE 會自動建立該物件，並與 VolumeSnapshotContent 物件繫結，後者是叢集中的資源，例如 PersistentVolume 物件。

1. 將下列資訊清單儲存為 volumesnapshot.yaml。

   apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
   kind: VolumeSnapshot
   metadata:
     name: my-snapshot
   spec:
     volumeSnapshotClassName: my-snapshotclass
     source:
       persistentVolumeClaimName: my-pvc
   

2. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f volumesnapshot.yaml
   

   建立 Volume 快照後，GKE 會在叢集中建立對應的 VolumeSnapshotContent 物件。這個物件會儲存 VolumeSnapshot 物件的快照和繫結。您不會直接與 VolumeSnapshotContents 物件互動。

3. 確認 GKE 是否已建立 VolumeSnapshotContents 物件：

   kubectl get volumesnapshotcontents
   

   輸出結果會與下列內容相似：

   NAME                                               AGE
   snapcontent-cee5fb1f-5427-11ea-a53c-42010a1000da   55s
   

建立 Volume 快照內容後，您在 VolumeSnapshotClass 中指定的 CSI 驅動程式會在對應的儲存系統上建立快照。GKE 在儲存系統上建立快照，並將其繫結至叢集上的 VolumeSnapshot 物件後，快照即可使用。您可以執行下列指令來檢查狀態：

kubectl get volumesnapshot \
  -o custom-columns='NAME:.metadata.name,READY:.status.readyToUse'

如果快照已可使用，輸出內容會大致如下：

NAME               READY
my-snapshot        true

刪除測試檔案

1. 刪除您建立的測試檔案：

   kubectl exec POD_NAME \
       -- sh -c 'rm /usr/share/hello/hello.txt'
   

2. 確認檔案已不存在：

   kubectl exec POD_NAME \
       -- sh -c 'cat /usr/share/hello/hello.txt'
   

   輸出結果會與下列內容相似：

   cat: /usr/share/hello/hello.txt: No such file or directory
   

還原磁碟區快照

您可以在 PersistentVolumeClaim 中參照 VolumeSnapshot，使用現有磁碟區中的資料佈建新磁碟區，或將磁碟區還原至快照擷取的狀態。

如要在 PersistentVolumeClaim 中參照 VolumeSnapshot，請將 dataSource 欄位新增至 PersistentVolumeClaim。無論 VolumeSnapshotContents 是指磁碟映像檔或快照，都使用相同的程序。

在本例中，您會在新的 PersistentVolumeClaim 中參照您建立的 VolumeSnapshot，並更新 Deployment 以使用新聲明。

1. 請確認您使用的是磁碟快照還是映像檔快照，兩者差異如下：

   • 磁碟快照：頻繁建立快照，但不常還原。
   • 圖片快照：不常建立快照，但經常還原。此外，建立映像檔快照的速度可能比磁碟快照慢。

   詳情請參閱「快照頻率限制」。瞭解快照類型有助於排解問題。

   檢查 VolumeSnapshot：

   kubectl describe volumesnapshot SNAPSHOT_NAME
   

   volumeSnapshotClassName 欄位會指定快照類別。

   kubectl describe volumesnapshotclass SNAPSHOT_CLASS_NAME
   

   snapshot-type 參數會指定 snapshots 或 images。如未提供，預設值為 snapshots。

   如果沒有快照類別 (例如快照是以靜態方式建立)，請檢查 VolumeSnapshotContents。sh kubectl describe volumesnapshotcontents SNAPSHOT_CONTENTS_NAME 輸出內容中的快照控制代碼格式會顯示快照類型，如下所示： * projects/PROJECT_NAME/global/snapshots/SNAPSHOT_NAME：磁碟快照

   • projects/PROJECT_NAME/global/images/IMAGE_NAME：圖片快照

1. 將下列資訊清單儲存為 pvc-restore.yaml：

   Persistent Disk

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
     name: pvc-restore
   spec:
     dataSource:
       name: my-snapshot
       kind: VolumeSnapshot
       apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
     storageClassName: standard-rwo
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     resources:
       requests:
         storage: 1Gi
   

2. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f pvc-restore.yaml
   

3. 更新 my-deployment.yaml 檔案，改用新的 PersistentVolumeClaim：

   ...
   volumes:
   - name: my-volume
     persistentVolumeClaim:
       claimName: pvc-restore
   

4. 套用更新後的資訊清單：

   kubectl apply -f my-deployment.yaml
   

確認快照已成功還原

1. 取得 GKE 為更新後的 Deployment 建立的新 Pod 名稱：

    kubectl get pods -l app=hello-app
   

確認測試檔案是否存在：

   kubectl exec NEW_POD_NAME \
       -- sh -c 'cat /usr/share/hello/hello.txt'

將 NEW_POD_NAME 替換為 GKE 建立的新 Pod 名稱。

輸出結果會與下列內容相似：

   Hello World!

匯入現有快照

您可以使用在目前叢集外建立的現有磁碟區快照，手動佈建 VolumeSnapshotContents 物件。舉例來說，您可以將在其他叢集建立的Cloud de Confiance 資源快照，填入 GKE 中的磁碟區。

1. 找出快照名稱。

   Cloud de Confiance 控制台

   前往「Snapshots」(快照) 頁面

   Google Cloud CLI

   執行下列指令：

   gcloud compute snapshots list
   

   輸出結果會與下列內容相似：

   NAME                                           DISK_SIZE_GB  SRC_DISK                                                     STATUS
   snapshot-5e6af474-cbcc-49ed-b53f-32262959a0a0  1             us-central1-b/disks/pvc-69f80fca-bb06-4519-9e7d-b26f45c1f4aa READY
   

2. 將下列 VolumeSnapshot 資訊清單儲存為 restored-snapshot.yaml。

   apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
   kind: VolumeSnapshot
   metadata:
     name: restored-snapshot
   spec:
     volumeSnapshotClassName: my-snapshotclass
     source:
       volumeSnapshotContentName: restored-snapshot-content
   

3. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f restored-snapshot.yaml
   

4. 將下列 VolumeSnapshotContent 資訊清單儲存為 restored-snapshot-content.yaml。將 snapshotHandle 欄位替換為專案 ID 和快照名稱。volumeSnapshotRef.name 和 volumeSnapshotRef.namespace 都必須指向先前建立的 VolumeSnapshot，雙向繫結才會有效。

   apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
   kind: VolumeSnapshotContent
   metadata:
     name: restored-snapshot-content
   spec:
     deletionPolicy: Retain
     driver: pd.csi.storage.gke.io
     source:
       snapshotHandle: projects/PROJECT_ID/global/snapshots/SNAPSHOT_NAME
     volumeSnapshotRef:
       kind: VolumeSnapshot
       name: restored-snapshot
       namespace: default
   

5. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f restored-snapshot-content.yaml
   

6. 將下列 PersistentVolumeClaim 資訊清單儲存為 restored-pvc.yaml。Kubernetes 儲存空間控制器會尋找名為 restored-snapshot 的 VolumeSnapshot，然後嘗試尋找或動態建立 PersistentVolume 做為資料來源。接著，您可以在 Pod 中使用這個 PVC，存取還原的資料。

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
     name: restored-pvc
   spec:
     dataSource:
       name: restored-snapshot
       kind: VolumeSnapshot
       apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
     storageClassName: standard-rwo
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     resources:
       requests:
         storage: 1Gi
   

7. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f restored-pvc.yaml
   

8. 將下列 Pod 資訊清單儲存為 restored-pod.yaml，並參照 PersistentVolumeClaim。CSI 驅動程式會佈建 PersistentVolume，並從快照填入資料。

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: restored-pod
   spec:
     containers:
     - name: busybox
       image: busybox
       args:
       - sleep
       - "3600"
       volumeMounts:
       - name: source-data
         mountPath: /demo/data
     volumes:
     - name: source-data
       persistentVolumeClaim:
         claimName: restored-pvc
         readOnly: false
   

9. 套用資訊清單：

   kubectl apply -f restored-pod.yaml
   

10. 確認檔案已還原：

    kubectl exec restored-pod -- sh -c 'cat /demo/data/hello.txt'
    

清除所用資源

如要避免系統向您的 Cloud de Confiance by S3NS 帳戶收取本頁所用資源的費用，請按照下列步驟操作。

1. 刪除 VolumeSnapshot：

   kubectl delete volumesnapshot my-snapshot
   

2. 刪除 VolumeSnapshotClass：

   kubectl delete volumesnapshotclass my-snapshotclass
   

3. 刪除 Deployment：

   kubectl delete deployments hello-app
   

4. 刪除 PersistentVolumeClaim 物件：

   kubectl delete pvc my-pvc pvc-restore
   

後續步驟

• 參閱 Kubernetes 磁碟區快照說明文件。
• 瞭解磁碟區擴充。
• 瞭解如何手動安裝 CSI 驅動程式。
• 瞭解 GKE 的區塊儲存空間 (Persistent Disk)。