ボリューム スナップショットを使用して Persistent Disk ストレージをバックアップする

Autopilot Standard

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このページでは、ボリューム スナップショットを使用して Persistent Disk ストレージをバックアップおよび復元する方法について説明します。

概要については、Kubernetes のボリューム スナップショットについての記事をご覧ください。

要件

GKE でボリューム スナップショットを使用するには、次の要件を満たす必要があります。

• スナップショットをサポートする CSI ドライバを使用します。in-tree の Persistent Disk ドライバはスナップショットをサポートしていません。スナップショットを作成して管理するには、基盤となる PersistentVolumeClaim（PVC）と同じ CSI ドライバを使用する必要があります。

  • Persistent Disk（PD）ボリューム スナップショットの場合は、Compute Engine Persistent Disk の CSI ドライバを使用します。GKE バージョン 1.18.10-gke.2100 以降、またはバージョン 1.19.3-gke.2100 を実行する新しい Linux クラスタには、Compute Engine Persistent Disk の CSI ドライバがデフォルトでインストールされます。また、既存のクラスタで Compute Engine Persistent Disk の CSI ドライバを有効にすることもできます。

  • スナップショットをサポートするすべての CSI ドライバの一覧については、Kubernetes ドキュメントの Drivers にある Other Features の列をご覧ください。

• コントロール プレーンのバージョン 1.17 以降を使用します。Compute Engine Persistent Disk の CSI ドライバを使用するには、VolumeSnapshot で GKE バージョン 1.17.6-gke.4 以降を使用します。

• スナップショットに使用する既存の PersistentVolumeClaim が必要です。スナップショット ソースに使用する PersistentVolume は、CSI ドライバによって管理される必要があります。CSI ドライバを使用しているかどうかを確認するには、PersistentVolume 仕様の csi セクションで driver: pd.csi.storage.gke.io または filestore.csi.storage.gke.io が指定されているかをチェックします。以降のセクションで説明するように、PersistentVolume が CSI ドライバによって動的にプロビジョニングされていれば、CSI ドライバによって管理されています。

制限事項

Compute Engine でのディスク スナップショットの作成に関する制限はすべて GKE にも適用されます。

ベスト プラクティス

GKE で Persistent Disk Volume のスナップショットを使用する場合は、Compute Engine のディスク スナップショットのベスト プラクティスに従ってください。

始める前に

始める前に、次の作業が完了していることを確認してください。

• Google Kubernetes Engine API を有効にする。
Google Kubernetes Engine API の有効化
• このタスクに Google Cloud CLI を使用する場合は、gcloud CLI をインストールして初期化する。すでに gcloud CLI をインストールしている場合は、gcloud components update を実行して最新のバージョンを取得する。
  注: gcloud CLI がすでにインストールされている場合には、必ず compute/region と compute/zone のプロパティを設定してください。デフォルトのロケーションを設定することで、gcloud CLI のエラー（One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location など）を防ぐことができます。

ボリューム スナップショットの作成と使用

このドキュメントの例では、次の作業を行う方法について説明します。

1. PersistentVolumeClaim と Deployment を作成する。
2. Deployment が使用する PersistentVolume にファイルを追加する。
3. VolumeSnapshotClass を作成してスナップショットを構成する。
4. PersistentVolume のボリューム スナップショットを作成する。
5. テストファイルを削除する。
6. 作成したスナップショットに PersistentVolume を復元する。
7. 復元が機能していることを確認する。

ボリューム スナップショットを使用するには、次の手順を完了する必要があります。

1. VolumeSnapshotClass オブジェクトを作成して、スナップショットの CSI ドライバと削除ポリシーを指定します。
2. VolumeSnapshot オブジェクトを作成して、既存の PersistentVolumeClaim のスナップショットをリクエストします。
3. PersistentVolumeClaim 内の VolumeSnapshot を参照して、そのスナップショットにボリュームを復元するか、スナップショットを使用して新しいボリュームを作成します。

PersistentVolumeClaim と Deployment を作成する

1. PersistentVolumeClaim オブジェクトを作成するには、次のマニフェストを my-pvc.yaml として保存します。

   Persistent Disk

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

   この例では、Compute Engine Persistent Disk の CSI ドライバとともにデフォルトでインストールされた standard-rwo ストレージ クラスを使用します。詳細については、Compute Engine Persistent Disk の CSI ドライバの使用に関する記事をご覧ください。

   spec.storageClassName には、サポートされている CSI ドライバを使用するストレージ クラスを指定できます。

2. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f my-pvc.yaml
   

3. Deployment を作成するには、次のマニフェストを my-deployment.yaml として保存します。

   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. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f my-deployment.yaml
   

5. Deployment のステータスを確認します。

   kubectl get deployment hello-app
   

   Deployment の準備が完了するまでに時間がかかることがあります。次のような出力が表示されるまで、上記のコマンドを実行します。

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

ボリュームにテストファイルを追加する

1. Deployment の Pods を一覧表示します。

   kubectl get pods -l app=hello-app
   

   出力は次のようになります。

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

2. Pod にテストファイルを作成します。

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

   POD_NAME は、Pod の名前に置き換えます。

3. ファイルが存在することを確認します。

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

   出力は次のようになります。

   Hello World!
   

VolumeSnapshotClass オブジェクトを作成する

VolumeSnapshotClass オブジェクトを作成して、ボリューム スナップショットの CSI ドライバと deletionPolicy を指定します。VolumeSnapshot オブジェクトの作成時に VolumeSnapshotClass オブジェクトを参照できます。

1. 次のマニフェストを volumesnapshotclass.yaml として保存します。

   Persistent Disk

   バージョン 1.21 以降を実行しているクラスタには、v1 API バージョンを使用します。

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

   この例では以下の情報が表示されます。

   • driver フィールドは、スナップショットをプロビジョニングするために CSI ドライバによって使用されます。この例で、pd.csi.storage.gke.io は Compute Engine Persistent Disk の CSI ドライバを使用します。

   • deletionPolicy フィールドは、バインドされた VolumeSnapshot オブジェクトの削除時に、VolumeSnapshotContent オブジェクトとその基盤となるスナップショットを GKE でどのように処理するかを指示します。VolumeSnapshotContent オブジェクトと基盤となるスナップショットを削除するには、Delete を指定します。VolumeSnapshotContent とその基盤となるスナップショットを保持する場合は、Retain を指定します。

     カスタムのストレージ ロケーションを使用するには、storage-locations パラメータをスナップショット クラスに追加します。このパラメータを使用するには、クラスタでバージョン 1.21 以降を使用する必要があります。

     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
     

   • ディスク イメージを作成するには、parameters フィールドに次の行を追加します。

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

     IMAGE_FAMILY は、目的のイメージ ファミリーの名前（preloaded-data など）に置き換えます。

2. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f volumesnapshotclass.yaml
   

VolumeSnapshot を作成する

VolumeSnapshot オブジェクトは、既存の PersistentVolumeClaim オブジェクトのスナップショットのリクエストです。VolumeSnapshot オブジェクトを作成すると、GKE はオブジェクトを自動的に作成し、VolumeSnapshotContent オブジェクト（PersistentVolume オブジェクトなどのクラスタ内のリソース）とバインドします。

1. 次のマニフェストを volumesnapshot.yaml として保存します。

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

2. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f volumesnapshot.yaml
   

   Volume スナップショットを作成すると、GKE によって対応する VolumeSnapshotContent オブジェクトがクラスタ内に作成されます。このオブジェクトには、VolumeSnapshot オブジェクトのスナップショットとバインディングが格納されます。VolumeSnapshotContents オブジェクトを直接操作することはありません。

3. GKE が VolumeSnapshotContents オブジェクトを作成したことを確認します。

   kubectl get volumesnapshotcontents
   

   出力は次のようになります。

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

Volume スナップショットのコンテンツが作成されると、VolumeSnapshotClass で指定した CSI ドライバによって、対応するストレージ システムにスナップショットが作成されます。GKE がストレージ システムにスナップショットを作成し、クラスタ上の VolumeSnapshot オブジェクトにバインドすると、スナップショットが使用できるようになります。ステータスを確認するには、次のコマンドを実行します。

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

スナップショットを使用できる場合は、出力は次のようになります。

NAME               READY
my-snapshot        true

テストファイルを削除します。

1. 作成したテストファイルを削除します。

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

2. ファイルが存在していないことを確認します。

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

   出力は次のようになります。

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

ボリューム スナップショットを復元する

PersistentVolumeClaim の VolumeSnapshot を参照して、既存のボリュームのデータで新しいボリュームをプロビジョニングできます。また、ボリュームをスナップショットでキャプチャした状態に復元することもできます。

PersistentVolumeClaim で VolumeSnapshot を参照するには、PersistentVolumeClaim に dataSource フィールドを追加します。VolumeSnapshotContents がディスク イメージとスナップショットのどちらを参照する場合も、同じプロセスが使用されます。

この例では、新しい PersistentVolumeClaim で作成した VolumeSnapshot を参照して、新しいクレームを使用するように Deployment を更新します。

1. 次のようなディスクまたはイメージのスナップショットを使用していることを確認します。

   • ディスクのスナップショット: スナップショットの作成の頻度が高く、復元の頻度は低い。
   • イメージのスナップショット: スナップショットの作成の頻繁が低く、復元の頻度は高い。また、イメージのスナップショットは、ディスクのスナップショットよりも作成に時間がかかることがあります。

   詳細については、スナップショット頻度の上限をご覧ください。スナップショットのタイプを把握していると、問題のトラブルシューティングに役立ちます。

   VolumeSnapshot を調べます。

   kubectl describe volumesnapshot SNAPSHOT_NAME
   

   volumeSnapshotClassName フィールドには、スナップショット クラスを指定します。

   kubectl describe volumesnapshotclass SNAPSHOT_CLASS_NAME
   

   snapshot-type パラメータで snapshots または images を指定します。指定しない場合のデフォルトは snapshots です。

   スナップショット クラスが存在しない場合（たとえば、スナップショットが静的に作成された場合）、VolumeSnapshotContents を調べます。sh kubectl describe volumesnapshotcontents SNAPSHOT_CONTENTS_NAME 出力のスナップショット ハンドルの形式を見れば、スナップショットのタイプがわかります。 * projects/PROJECT_NAME/global/snapshots/SNAPSHOT_NAME: ディスクのスナップショット

   • projects/PROJECT_NAME/global/images/IMAGE_NAME: イメージのスナップショット

1. 次のマニフェストを pvc-restore.yaml として保存します。

   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
   

   注: PersistentVolumeClaim の Namespace は VolumeSnapshot の Namespace と同じにする必要があります。

2. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f pvc-restore.yaml
   

3. 新しい PersistentVolumeClaim を使用するように my-deployment.yaml ファイルを更新します。

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

4. 更新されたマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f my-deployment.yaml
   

スナップショットが正常に復元されたことを確認する

1. 更新された Deployment 用に GKE が作成する新しい Pod の名前を取得します。

    kubectl get pods -l app=hello-app
   

テストファイルが存在することを確認します。

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

NEW_POD_NAME は、GKE が作成した新しい Pod の名前に置き換えます。

出力は次のようになります。

   Hello World!

既存のスナップショットをインポートする

現在のクラスタの外部で作成された既存のボリューム スナップショットを使用して、VolumeSnapshotContents オブジェクトを手動でプロビジョニングできます。たとえば、別のクラスタに作成された別の Google Cloud リソースのスナップショットで GKE のボリュームを更新できます。

1. スナップショットの名前を探します。

   Google Cloud コンソール

   https://console.cloud.google.com/compute/snapshots に移動します。

   Google Cloud CLI

   次のコマンドを実行します。

   gcloud compute snapshots list
   

   出力は次のようになります。

   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. 次の VolumeSnapshot マニフェストを restored-snapshot.yaml として保存します。

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

3. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f restored-snapshot.yaml
   

4. 次の VolumeSnapshotContent マニフェストを restored-snapshot-content.yaml として保存します。snapshotHandle フィールドは、プロジェクト ID とスナップショット名に置き換えます。双方向のバインディングを有効にするには、volumeSnapshotRef.name と volumeSnapshotRef.namespace の両方が、以前に作成した VolumeSnapshot を参照している必要があります。

   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. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f restored-snapshot-content.yaml
   

6. 次の PersistentVolumeClaim マニフェストを restored-pvc.yaml として保存します。Kubernetes ストレージ コントローラは、restored-snapshot という名前の VolumeSnapshot を探し、データソースとして PersistentVolume を見つけるか、動的に作成しようとします。その後、Pod でこの PVC を使用して、復元されたデータにアクセスできます。

   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. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f restored-pvc.yaml
   

8. 次の Pod マニフェストを restored-pod.yaml として保存し、PersistentVolumeClaim を参照します。CSI ドライバが PersistentVolume をプロビジョニングし、スナップショットで更新します。

   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. 次のようにマニフェストを適用します。

   kubectl apply -f restored-pod.yaml
   

10. ファイルが復元されたことを確認します。

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

クリーンアップ

このページで使用したリソースについて、Google Cloud アカウントに課金されないようにするには、次の操作を行います。

1. VolumeSnapshot を削除します。

   kubectl delete volumesnapshot my-snapshot
   

   注: ボリューム スナップショットの VolumeSnapshotClass に deletionPolicy:Delete が含まれる場合、対応する VolumeSnapshotContent とストレージ システムの物理スナップショットも削除されます。deletionPolicy:Retain がある場合、GKE は基盤となるスナップショットを保持します。

2. VolumeSnapshotClass を削除します。

   kubectl delete volumesnapshotclass my-snapshotclass
   

3. Deployment を削除します。

   kubectl delete deployments hello-app
   

4. PersistentVolumeClaim オブジェクトを削除します。

   kubectl delete pvc my-pvc pvc-restore
   

次のステップ

• Kubernetes ボリューム スナップショットのドキュメントを読む。
• ボリュームの拡張について学習する。
• CSI ドライバを手動でインストールする方法を学習する。
• GKE のブロック ストレージ（Persistent Disk）について学習する。