使用磁碟區快照備份 Persistent Disk 儲存空間

本頁說明如何使用磁碟區快照備份及還原永久磁碟儲存空間。

如需簡介，請參閱「關於 Kubernetes 磁碟區快照」。

需求條件

如要在 GKE 上使用磁碟區快照，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。

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

  • 擁有現有的 PersistentVolumeClaim，可做為快照使用。快照來源使用的 PersistentVolume 必須由 CSI 驅動程式管理。如要確認您使用的是 CSI 驅動程式，請檢查 PersistentVolume 規格是否含有 driver: pd.csi.storage.gke.io 或 filestore.csi.storage.gke.io 的 csi 區段。如果 PersistentVolume 是由 CSI 驅動程式動態佈建 (如下列章節所述)，則由 CSI 驅動程式管理。

限制

Compute Engine 建立磁碟快照的限制也適用於 GKE。

最佳做法

在 GKE 上使用永久磁碟 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，請確認您已完成下列工作：

  • 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. 確認還原作業是否成功。

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 永久磁碟 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 永久磁碟 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類別。

  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 可能需要一段時間才能準備就緒。您可以執行上述指令，直到看到類似下列內容的輸出：

    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，指定磁碟區快照的 CSI 驅動程式和 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

    如果叢集執行 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 使用的是 Compute Engine 永久磁碟 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 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。

      如要使用自訂儲存位置，請將 storage-locations 參數新增至快照類別。如要使用這個參數，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 欄位中新增下列項目：

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

      將 IMAGE_FAMILY 替換為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 物件快照的要求。建立 VolumeSnapshot 物件時，GKE 會自動建立並繫結 VolumeSnapshotContent 物件，這是叢集中的資源，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 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，快照即可供使用。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，輸出結果會與下列內容相似：

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，佈建含有現有磁碟區資料的新磁碟區，或將磁碟區還原至您在快照中擷取的狀態。

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 以使用新的聲明。

  1. 確認您使用的是磁碟或映像檔快照，兩者差異如下：

    • 磁碟快照：頻繁建立快照，但很少還原。
    • 映像檔快照：不常建立快照，但經常還原。建立映像檔快照的速度也可能比磁碟快照慢。

    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，則預設值為 snapshots。

    如果沒有快照類別 (例如快照是靜態建立)，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，使用新的 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部建立的現有磁碟區快照，手動佈建 VolumeSnapshotContents 物件。舉例來說，您可以使用在其他叢集中建立的Google Cloud 資源快照，在 GKE 中填入磁碟區。

  1. 找出快照名稱。

    Google Cloud 控制台

    前往「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。請將 snapshotHandle 欄位替換為您的專案 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 VolumeSnapshot 的 restored-snapshot，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. 請將下列 Pod 資訊清單儲存為 restored-pod.yaml，並參閱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. 確認檔案是否已還原：

    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 Google Cloud 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 個物件：

    kubectl delete pvc my-pvc pvc-restore

後續步驟