使用云盘存储快照 - 容器服务 Kubernetes 版 ACK

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，并说明如何动态、静态创建快照。

前提条件

已创建ACK集群，且集群版本为1.18及以上版本。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。

计费说明

云盘快照基于阿里云ECS快照实现，关于ECS云盘快照的计费信息，请参见快照计费。

自2023年10月12日11:00起，阿里云ECS快照升级新版不再收取快照极速可用存储费和快照极速可用次数费，更多信息，请参见快照极速可用能力。

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，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。

重要

删除VolumeSnapshotContent时，后端的快照也会被删除。

动态创建快照

ACK使用云盘动态创建快照使用流程如下图所示。 snapshot

使用PL0、PL1、PL2、PL3级别的ESSD云盘或ESSD AutoPL云盘时，动态创建的快照默认开启快照极速可用功能。

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MySQL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。

创建VolumeSnapshotClass快照类。

使用以下YAML内容创建volumesnapshotclass.yaml文件。

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
 name: default-snapclass
driver: diskplugin.csi.alibabacloud.com
parameters:
  retentionDays: "5"
deletionPolicy: Delete

参数	说明
deletionPolicy	当值为Delete时，说明删除VolumeSnapshot时，VolumeSnapshotContent以及关联的快照也会一起被删除。当值为Retain时，说明删除VolumeSnapshot时，VolumeSnapshotContent以及关联的快照不会被删除。
parameters.retentionDays	指定快照自动回收时间。
parameters.forceDelete	当指定forceDelete为"true"时，表示使用强制删除快照功能。自csi-provisioner组件v1.26.5-92f859a-aliyun版本起，默认使用强制删除且不可修改，此前默认为普通删除。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。

执行以下命令创建VolumeSnapshotClass快照类。
```
kubectl apply -f volumesnapshotclass.yaml
```

创建原始应用并写入数据。

使用以下YAML内容创建mysql.yaml文件。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  serviceName: "mysql"
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        volumeMounts:
        - name: disk
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "alicloud-disk-topology-alltype"
      resources:
        requests:
          storage: 20Gi
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-pass
type: Opaque
data:
  username: dGVz****            
  password: dGVzdDEt****

执行以下命令创建应用MySQL。
```
kubectl apply -f mysql.yaml
```

执行以下命令往Pod（mysql-0）中写入数据。

kubectl exec -it mysql-0 -- touch /data/test
kubectl exec -it mysql-0 -- ls /data

输出：

lost+found test

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/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: new-snapshot-demo
  namespace: default
spec:
  volumeSnapshotClassName: default-snapclass
  source:
    persistentVolumeClaimName: disk-mysql-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
```

恢复数据。

使用以下YAML内容创建mysql-restore文件。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql-restore
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  serviceName: "mysql"
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        volumeMounts:
        - name: disk
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "alicloud-disk-topology-alltype"
      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。

执行以下命令恢复数据。
```
kubectl apply -f mysql-restore.yaml
```

执行以下命令查看Pod（mysql-restore-0）数据。
```
kubectl exec -it mysql-restore-0 -- ls /data
```
输出：
```
lost+found test
```
可见在不同的Pod中返回相同的数据，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。

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。

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	当前VolumeSnapshot绑定的VolumeSnapshotContent的名称，需与上述创建的VolumeSnapshotContent的名称一致。

恢复数据。

使用以下YAML内容创建mysql-restore文件。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql-restore
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  serviceName: "mysql"
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        volumeMounts:
        - name: disk
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: disk
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "alicloud-disk-topology-alltype"
      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。

执行以下命令恢复数据。
```
kubectl apply -f mysql-restore.yaml
```

执行以下命令查看Pod（mysql-restore-0）数据。
```
kubectl exec -it mysql-restore-0 -- ls /data
```
输出：
```
lost+found test
```
可见在不同的Pod中返回相同的数据，实现了数据的恢复。