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。

  • 如要建立永久磁碟 (PD) 磁碟區快照，請使用 Compute Engine Persistent Disk CSI 驅動程式。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，預設會安裝 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。

  • 如要查看支援快照的所有 CSI 驅動程式清單，請參閱 Kubernetes 說明文件中的「驅動程式」「其他功能」欄。

• 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，請確認你已完成下列工作：

• 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，取得最新版本。

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 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，並將快照繫結至叢集上的 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，輸出內容會與下列內容相似：

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 https://console.cloud.google.com/compute/snapshots。

   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，請參閱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

• 請參閱 Kubernetes Volume Snapshot 說明文件。
• 瞭解音量擴展。
• 瞭解如何手動安裝 CSI 驅動程式。
• 瞭解 GKE 的區塊儲存空間 (永久磁碟)。