使用卷快照备份永久性磁盘存储空间

Autopilot Standard

本页面介绍如何使用卷快照备份和恢复永久性磁盘存储空间。

如需了解说明，请参阅 Kubernetes 卷快照简介。

使用要求

如需在 GKE 上使用卷快照，必须满足以下要求：

使用支持快照的 CSI 驱动程序。树内永久性磁盘驱动程序不支持快照。如需创建和管理快照，您必须使用与底层 PersistentVolumeClaim (PVC) 相同的 CSI 驱动程序。
- 对于永久性磁盘 (PD) 卷快照，请使用 Compute Engine 永久性磁盘 CSI 驱动程序。Compute Engine 永久性磁盘 CSI 驱动程序默认安装在运行 GKE 1.18.10-gke.2100 版或更高版本或者 1.19.3-gke.2100 版或更高版本的新 Linux 集群上。您还可以在现有集群上启用 Compute Engine 永久性磁盘 CSI 驱动程序。
- 如需查看支持快照的所有 CSI 驱动程序列表，请参阅 Kubernetes 文档的驱动程序中的其他功能列。
使用控制层面版本 1.17 或更高版本。如需使用 Compute Engine 永久性磁盘 CSI 驱动程序，请在 VolumeSnapshot 中使用 GKE 1.17.6-gke.4 版或更高版本。

已有要用于快照的 PersistentVolumeClaim。用于快照来源的 PersistentVolume 必须由 CSI 驱动程序管理。您可以通过检查 PersistentVolume 规范的 csi 部分是否包含 driver: pd.csi.storage.gke.io 或 filestore.csi.storage.gke.io 来验证是否使用了 CSI 驱动程序。如果 PersistentVolume 由 CSI 驱动程序动态预配（如以下部分所述），则它由 CSI 驱动程序管理。

限制

Compute Engine 上创建磁盘快照的所有限制也适用于 GKE。

最佳实践

在 GKE 上使用永久性磁盘 Volume 快照时，请务必遵循 Compute Engine 磁盘快照的最佳做法。

须知事项

在开始之前，请确保您已执行以下任务：

启用 Google Kubernetes Engine API。

启用 Google Kubernetes Engine API

如果您要使用 Google Cloud CLI 执行此任务，请安装并初始化 gcloud CLI。如果您之前安装了 gcloud CLI，请运行 gcloud components update 以获取最新版本。
注意：对于现有 gcloud CLI 安装，请务必设置 compute/region 和 compute/zone 属性。通过设置默认位置，您可以避免 gcloud CLI 中出现以下错误：One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location。

创建和使用卷快照

本文档中的示例展示了如何执行以下操作：

创建 PersistentVolumeClaim 和 Deployment。
将文件添加到 Deployment 使用的 PersistentVolume。
创建 VolumeSnapshotClass 以配置快照。
创建 PersistentVolume 的卷快照。
删除测试文件。
将 PersistentVolume 恢复到您创建的快照。
验证恢复是否有效。

如需使用卷快照，您必须完成以下步骤：

创建 VolumeSnapshotClass 对象以指定快照的 CSI 驱动程序和删除政策。
创建 VolumeSnapshot 对象以请求现有 PersistentVolumeClaim 的快照。
在 PersistentVolumeClaim 中引用 VolumeSnapshot 以将卷恢复到该快照，或者使用该快照创建新卷。

创建 `PersistentVolumeClaim` 和 `Deployment`

如需创建 PersistentVolumeClaim 对象，请将以下清单保存为 my-pvc.yaml：
Persistent Disk
```
 apiVersion: v1
 kind: PersistentVolumeClaim
 metadata:
   name: my-pvc
 spec:
   storageClassName: standard-rwo
   accessModes:
   - ReadWriteOnce
   resources:
     requests:
       storage: 1Gi
```
此示例使用默认随 Compute Engine 永久性磁盘 CSI 驱动程序安装的 standard-rwo 存储类别。如需了解详情，请参阅使用 Compute Engine 永久性磁盘 CSI 驱动程序。
对于 spec.storageClassName，您可以指定使用受支持的 CSI 驱动程序的任何存储类别。
应用清单：
```
kubectl apply -f my-pvc.yaml
```

如需创建 Deployment，请将以下清单保存为 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

应用清单：
```
kubectl apply -f my-deployment.yaml
```
检查 Deployment 的状态：
```
kubectl get deployment hello-app
```
Deployment 可能需要一段时间才能准备就绪。您可以运行上述命令，直到看到类似如下所示的输出：
```
NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
hello-app   1/1     1            1           2m55s
```

将测试文件添加到卷

列出 Deployment 中的 Pods：

kubectl get pods -l app=hello-app

输出类似于以下内容：

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

在 Pod 中创建测试文件：

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

将 POD_NAME 替换为 Pod 的名称。

验证文件是否存在：

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

输出内容类似如下：

Hello World!

创建一个 `VolumeSnapshotClass` 对象

创建一个 VolumeSnapshotClass 对象，以指定卷快照的 CSI 驱动程序和 deletionPolicy。您可以在创建 VolumeSnapshot 对象时引用 VolumeSnapshotClass 对象。

将以下清单保存为 volumesnapshotclass.yaml。
Persistent Disk
对于运行 1.21 版或更高版本的集群，请使用 v1 API 版本。
```
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
  name: my-snapshotclass
driver: pd.csi.storage.gke.io
deletionPolicy: Delete
```
在此示例中：
- CSI 驱动程序使用 driver 字段来预配快照。在此示例中，pd.csi.storage.gke.io 使用 Compute Engine 永久性磁盘 CSI 驱动程序。
- 删除绑定的 VolumeSnapshot 对象后，deletionPolicy 字段会告知 GKE 如何处理 VolumeSnapshotContent 对象和底层快照。指定 Delete 以删除 VolumeSnapshotContent 对象和底层快照。如果要保留 VolumeSnapshotContent 和底层快照，请指定 Retain。
  
  如需使用自定义存储位置，请向快照类添加 storage-locations 参数。如需使用此参数，您的集群必须使用 1.21 或更高版本。
```
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
```
- 如需创建磁盘映像，请将以下内容添加到 parameters 字段：
```
parameters:
  snapshot-type: images
  image-family: IMAGE_FAMILY
```
  将 IMAGE_FAMILY 替换为首选映像系列的名称，例如 preloaded-data。

应用清单：

kubectl apply -f volumesnapshotclass.yaml

创建 `VolumeSnapshot`

VolumeSnapshot 对象是对现有 PersistentVolumeClaim 对象的快照的请求。当您创建 VolumeSnapshot 对象时，GKE 会自动创建它并将它与 VolumeSnapshotContent 对象绑定在一起（该对象是集群中的资源，例如 PersistentVolume 对象）。

将以下清单保存为 volumesnapshot.yaml。

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

应用清单：
```
kubectl apply -f volumesnapshot.yaml
```
创建 Volume 快照后，GKE 会在集群中创建相应的 VolumeSnapshotContent 对象。此对象用于存储 VolumeSnapshot 对象的快照和绑定。您不会直接与 VolumeSnapshotContents 对象进行交互：

确认 GKE 创建了 VolumeSnapshotContents 对象：

kubectl get volumesnapshotcontents

输出类似于以下内容：

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

创建 Volume 快照内容后，您在 VolumeSnapshotClass 中指定的 CSI 驱动程序会在相应存储系统上创建快照。GKE 在存储系统上创建快照并将其绑定到集群上的 VolumeSnapshot 对象后，该快照即可供使用。您可以通过运行以下命令来检查状态：

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

如果快照可供使用，则输出类似于以下内容：

NAME               READY
my-snapshot        true

删除测试文件

删除您创建的测试文件：

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

验证文件是否不再存在：

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

输出内容类似如下：

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

恢复卷快照

您可以在 PersistentVolumeClaim 中引用 VolumeSnapshot，以使用现有卷中的数据预配新卷，或者将卷恢复到您在快照中捕获的状态。

如需在 PersistentVolumeClaim 中引用 VolumeSnapshot，请将 dataSource 字段添加到 PersistentVolumeClaim。无论 VolumeSnapshotContents 引用的是磁盘映像还是快照，都会使用相同的流程。

在此示例中，您可以引用在新 PersistentVolumeClaim 中创建的 VolumeSnapshot，并更新 Deployment 以使用新声明。

验证您使用的是磁盘快照还是映像快照，不同之处如下：
- 磁盘快照：频繁截取快照，但不常恢复。
- 映像快照：不常截取快照，但频繁恢复。创建映像快照的速度可能也比磁盘快照慢。
如需了解详情，请参阅快照频率限制。在排查任何问题时，了解快照类型将会很有帮助。

检查 VolumeSnapshot：
```
kubectl describe volumesnapshot SNAPSHOT_NAME
```
volumeSnapshotClassName 字段指定快照类。
```
kubectl describe volumesnapshotclass SNAPSHOT_CLASS_NAME
```
snapshot-type 参数将指定 snapshots 或 images。如果没有指定该参数，则默认值为 snapshots。

如果没有快照类（例如，如果快照是静态创建的），请检查 VolumeSnapshotContents。sh kubectl describe volumesnapshotcontents SNAPSHOT_CONTENTS_NAME 可通过输出中快照句柄的格式确定快照的类型，如下所示：* projects/PROJECT_NAME/global/snapshots/SNAPSHOT_NAME：磁盘快照
- projects/PROJECT_NAME/global/images/IMAGE_NAME：映像快照

将以下清单保存为 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

应用清单：
```
kubectl apply -f pvc-restore.yaml
```

更新 my-deployment.yaml 文件以使用新的 PersistentVolumeClaim：

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

应用更新后的清单：
```
kubectl apply -f my-deployment.yaml
```

检查快照是否已成功恢复

获取 GKE 为更新后的 Deployment 创建的新 Pod 的名称：
```
 kubectl get pods -l app=hello-app
```

验证测试文件是否存在：

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

将 NEW_POD_NAME 替换为 GKE 创建的新 Pod 的名称。

输出类似于以下内容：

   Hello World!

导入预先存在的快照

您可以使用当前集群外部创建的现有卷快照来手动预配 VolumeSnapshotContents 对象。例如，您可以使用在其他集群中创建的另一个 Google Cloud 资源的快照来填充 GKE 中的卷。

找到快照的名称。

Google Cloud 控制台

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

Google Cloud CLI

运行以下命令：

gcloud compute snapshots list

输出类似于以下内容：

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

将以下 VolumeSnapshot 清单保存为 restored-snapshot.yaml。

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

应用清单：

kubectl apply -f restored-snapshot.yaml

将以下 VolumeSnapshotContent 清单保存为 restored-snapshot-content.yaml。将 snapshotHandle 字段替换为您的项目 ID 和快照名称。volumeSnapshotRef.name 和 volumeSnapshotRef.namespace 都必须指向之前创建的 VolumeSnapshot，双向绑定才会有效。

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

应用清单：

kubectl apply -f restored-snapshot-content.yaml

将以下 PersistentVolumeClaim 清单保存为 restored-pvc.yaml。Kubernetes 存储控制器会找到名为 restored-snapshot 的 VolumeSnapshot，然后尝试找到或动态创建 PersistentVolume 作为数据源。然后，您可以在 Pod 中使用此 PVC 来访问恢复的数据。

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

应用清单：
```
kubectl apply -f restored-pvc.yaml
```

将以下 Pod 清单保存为引用 PersistentVolumeClaim 的 restored-pod.yaml。CSI 驱动程序将预配 PersistentVolume 并从快照进行填充。

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

应用清单：
```
kubectl apply -f restored-pod.yaml
```

验证该文件是否已恢复：

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

清理

为避免因本页中使用的资源导致您的 Google Cloud 账号产生费用，请按照以下步骤操作。

删除 VolumeSnapshot：
```
kubectl delete volumesnapshot my-snapshot
```
注意：如果卷快照的 VolumeSnapshotClass 具有 deletionPolicy:Delete，则存储系统上的相应 VolumeSnapshotContent 和物理快照也会被删除。如果它具有 deletionPolicy:Retain，则 GKE 会保留底层快照。

删除 VolumeSnapshotClass：

kubectl delete volumesnapshotclass my-snapshotclass

删除 Deployment：
```
kubectl delete deployments hello-app
```
删除 PersistentVolumeClaim 对象：
```
kubectl delete pvc my-pvc pvc-restore
```

使用卷快照备份永久性磁盘存储空间

使用要求

限制

最佳实践

须知事项

创建和使用卷快照

创建 PersistentVolumeClaim 和 Deployment

Persistent Disk

将测试文件添加到卷

创建一个 VolumeSnapshotClass 对象

Persistent Disk

创建 VolumeSnapshot

删除测试文件

恢复卷快照

Persistent Disk

检查快照是否已成功恢复

导入预先存在的快照

Google Cloud 控制台

Google Cloud CLI

清理

后续步骤

创建 `PersistentVolumeClaim` 和 `Deployment`

创建一个 `VolumeSnapshotClass` 对象

创建 `VolumeSnapshot`