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Kubernetes+Minio+Velero：终极备份解决方案

article 2024/9/21 19:34:57

转载：Kubernetes+Minio+Velero：终极备份解决方案 

 

1.Velero介绍

1.1 为何需要Velero

对于 Kubernetes 集群的备份，其实定期备份etcd数据库就可以了，但etcd的备份通常是针对整个集群进行备份与恢复，如果只是想恢复某个特定名称空间中的资源时，etcd的备份与恢复就难以实现，因此就有了velero。 Velero 可以对 Kubernetes 集群整体进行备份，还能对集群内不同的Namespace资源进行分别备份和恢复。

1.2 什么是velero

Velero 是一个开源的Kubernetes集群备份与恢复工具，由 Go 语言编写，这个项目目前已经被 VMware 收购，但仍然保持开源。

Velero 的工作方式是将我们的 Kubernetes 集群的数据备份到对象存储中，当我们需要恢复数据时，Velero 会从这个对象存储服务中拉取数据，然后在集群中恢复它。

当然Velero除了备份和恢复之外，还可以帮助我们进行应用的迁移。比如，如果我们有一个应用正在运行在集群 A，我们想把它迁移到集群 B，借助 Velero 备份与恢复模式，可以让这个过程变得非常简单。

1.3 Velero应用场景

  • 1、灾备场景：提供备份恢复Kubernetes集群的能力

  • 2、迁移场景：提供复制集群资源到其他集群的能力

1.4 Velero工作流程

Velero备份工作逻辑：

  • 1、velero客户端执行备份的创建命令后，Velero服务端会将该命令转换成一个APIServer的请求，而后通过kubeconfig连接对应的APIServer发送请求。

  • 2、APIServer收到这个请求后，会创建一个Backup资源（该资源包含了备份的资源相关信息），而后将其存储在etcd数据库中。

  • 3、Velero Server 运行了一个BackupController控制器，主要用于监视新创建的Backup资源，一旦监控到新的 Backup 对象时，它会开始执行备份过程。

  • 4、BackupController 在执行备份时，会先通过APIServer获取要备份资源，而这些备份资源 API Server 会从 etcd 中获取这些信息。

  • 5、BackupController 会将从 API Server 获取的数据写入到对象存储中。（如 S3 兼容的minIO存储服务）

Velero恢复工作逻辑：

  • 1、velero客户端执行恢复命令后，velero服务端会将该命令转换成一个APIServer的请求，而后通过kubeconfig连接对应的APIServer发送请求。

  • 2、APIServer收到这个请求后，会创建一个Restore资源，而后将其存储在etcd数据库中。

  • 3、Velero Server 运行了的RestoreController控制器，主要用于监视新创建的Restore资源，当监控到Restore对象时候则会执行恢复逻辑。

  • 4、当RestoreController控制器在恢复数据时，首先从对象存储获取此前备份数据，然后通过APIServer完成etcd的更新，进而完成集群的恢复。

1.5 Velero支持的后端存储

  • 1、AWS S3 以及兼容 S3 的存储，比如：MinIO、腾讯的COS

  • 2、Aliyun OSS 存储（插件很久没更新了）

  • 2、Azure BloB 存储

  • 3、Google Cloud 存储

2.Velero结合MinIO备份与恢复实践

实现思路：

  • 1、部署 MinIO 服务，可以通过Docker部署，也可以通过Kubernetes进行部署。

  • 2、创建一个 MinIO 存储桶，用于存储 Velero 备份。

  • 3、获取 MinIO 的用户与密码。后期配置Velero需要通过这些凭证来访问MinIO。

  • 4、安装 Velero 客户端工具，需要部署在已经配置好kubectl，同时拥有kubeconfig的节点上。

  • 5、安装 Velero 服务端，通过客户端命令创建出服务端的Pod，然后给该Pod传递对应存储的地址，以及存储访问存储的凭据。

  • 6、调用 Velero 进行集群的整体备份，或者某个名称空间的备份。

2.1 部署minIO

1、安装Docker

[root@docker-node1 ~]# yum install yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 -y
[root@docker-node1 ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
[root@docker-node1 ~]# yum install docker-ce -y
[root@docker-node1 ~]# systemctl start docker

2、使用Docker运行minIO对象存储

  • 9000端口：MinIO的默认端口，用于处理来自客户端的API请求，包括上传、下载，以及管理存储在MinIO上的对象。

  • 9001端口：这个端口用于提供MinIO Console服务。MinIO Console是一个独立的服务，提供了图形界面的方式管理MinIO。

[root@docker-node1 ~]# docker run -d --name minion \
-p 9000:9000 \
-p 9001:9001 \
--restart=always \
-e "MINIO_ACCESS_KEY=admin" \
-e "MINIO_SECRET_KEY=minio_oldxu" \
-v /data/minion:/data \
minio/minio:latest \
server /data --console-address ":9001"

3、通过http://IP:9001访问minIO，输入用户名admin，密码minio_oldxu

4、创建一个名为k8s-data的buckets存储桶（Buckets-->Create a Bucket）

 

2.2 下载velero客户端

最好将velero客户端部署在Kubernetes的Master节点上。如果部署在其他节点则需要考虑创建出对应的kubeconfig文件。

1、安装velero客户端

[root@master01 ~]# wget https://github.com/vmware-tanzu/velero/releases/download/v1.11.1/velero-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz

[root@master01 ~]# tar xf velero-v1.11.1-linux-amd64.tar.gz
[root@master01 ~]# cp velero-v1.11.1-linux-amd64/velero /usr/local/bin/

2、创建一个名为 velero_auth.txt 的文件，填写 MinIO 的用户名称以及用户密码。文件内容应如下：

[root@master01 ~]# cat > velero_auth.txt <<EOF
[default]
aws_access_key_id = admin
aws_secret_access_key = minio_oldxu
EOF

2.3 安装velero服务端

1、将velero服务端以Pod形式运行在Kubernetes环境中。https://github.com/vmware-tanzu/velero-plugin-for-aws

[root@master01 ~]# kubectl create namespace velero-system
[root@master01 ~]# velero install \
--kubeconfig /root/.kube/config \
--provider aws \
--plugins uhub.service.ucloud.cn/oldxu/velero-plugin-for-aws:v1.7.1 \
--image uhub.service.ucloud.cn/oldxu/velero:v1.11.1 \
--bucket k8s-data \
--secret-file ./velero_auth.txt \
--use-node-agent \
--default-volumes-to-fs-backup \
--use-volume-snapshots=false \
--namespace velero-system \
--backup-location-config region=minio,s3ForcePathStyle="true",s3Url=http://10.0.0.191:9000


# --kubeconfig 指定 kubeconfig 文件的路径，这个文件包含了 Kubernetes API server 的地址和认证信息，用于连接到 Kubernetes 集群。
# --provider 指定云服务提供商的名称。虽然这里指定的是 aws，但实际上你可以使用任何兼容 S3 的存储后端。例如：Minio对象存储。
# --plugins 指定要加载的插件的镜像。这里指定的是 AWS 插件，版本为 v1.7.1。 官方镜像：velero/velero-plugin-for-aws:v1.7.1
# --image   指定 Velero 服务端镜像，这里使用的是 v1.11.1 版本。官方镜像：velero/velero:v1.11.1
# --bucket 指定用于存储备份数据的存储桶的名称。
# --secret-file 指定对应存储认证信息的文件的路径。这个文件通常包含 Access Key 和 Secret Key。
# --use-node-agent  创建Velero Node Agent守护进程，启用文件系统备份，通常用于备份pvc中的数据；
# --default-volumes-to-fs-backup 将 Pod Volume 备份到文件系统备份
# --use-volume-snapshots=false 指明是否备份pv中的数据，但这需要对象存储支持PV快照。false表示不使用。
# --namespace 指定部署 Velero服务端到 Kubernetes 哪个名称空间。
# --backup-location-config 指定备份存储位置的配置。

2、检查velero对应的Pod是否正常运行

[root@master01 ~]# kubectl get pod -n velero-system
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
node-agent-jlw4s          1/1     Running   0          107s
node-agent-nhxzv          1/1     Running   0          107s
node-agent-jqdlz          1/1     Running   0          107s
velero-848574b558-qmcmv   1/1     Running   0          107s

3、查看velero服务端的默认备份BUCKET

[root@master01 ~]# velero backup-location get --namespace=velero-system
NAME      PROVIDER   BUCKET/PREFIX   PHASE       LAST VALIDATED                  ACCESS MODE   DEFAULT
default   aws        k8s-data        Available   2023-08-29 14:29:53 +0800 CST   ReadWrite     true

4、查看velero的服务端和客户端版本（可选）

[root@master01 ~]# velero version --namespace=velero-system
Client:
 Version: v1.11.1
 Git commit: bdbe7eb242b0f64d5b04a7fea86d1edbb3a3587c
Server:
 Version: v1.11.1

2.4 运行有状态应用

1、创建名称空间

[root@master01 ~]# kubectl create namespace kube-mysql

2、创建一个headlessService


[root@master01 ~]# cat 01-mysql-headless.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-svc
  namespace: kube-mysql
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306
    targetPort: 3306

2、创建一个StatefulSet控制器的MySQL应用，然后通过动态存储自动创建pv

[root@master01 ~]# cat 02-mysql-statefulset.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
  namespace: kube-mysql
spec:
  serviceName: "mysql-svc"
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: db
        image: uhub.service.ucloud.cn/oldxu/mysql:5.7
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: oldxu
        ports:
        - containerPort: 3306
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql/

  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      storageClassName: "nfs-provisioner-storage"
      resources:
        requests:
          storage: 5Gi

3、获取MySQL的Pod地址

[root@master01 mysql_test_yaml]# kubectl get pod -n kube-mysql  -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE               NOMINATED NODE   READINESS GATES
mysql-0   1/1     Running   0          2m10s   192.168.1.67   node01.oldxu.net   <none>           <none>

4、模拟产生一些数据

[root@master01 ~]# mysql -h 192.168.1.67 -uroot -poldxu
MySQL [(none)]> 
MySQL [(none)]> create database oldxu;
MySQL [(none)]> create database velero;
MySQL [(none)]> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| oldxu              |
| performance_schema |
| sys                |
| velero             |
+--------------------+
7 rows in set (0.00 sec)

2.5 velero备份实践

1、备份mysql所在的kube-mysql名称空间

[root@master01 ~]# velero backup create backup-kube-mysql-$(date +%Y%m%d%H%M%S) \
--kubeconfig=/root/.kube/config \
--include-namespaces kube-mysql \
--default-volumes-to-fs-backup \
--namespace velero-system


# --include-namespaces 参数指定了备份应该default名称空间资源。如果你想备份多个名称空间，可以使用--include-namespaces default,kube-system
# --default-volumes-to-fs-backup 备份pod所关联的pvc数据
# --namespace velero-system 参数在这里的作用是告诉 Velero 客户端，它应该在哪个命名空间中查找 Velero 服务端的资源

2、也可以直接备份所有名称空间

[root@master01 ~]# velero backup create full-backup-$(date +%Y%m%d%H%M%S) \
--kubeconfig=/root/.kube/config \
--default-volumes-to-fs-backup \
--namespace velero-system

3、通过客户端命令查看备份的结果

[root@master01 ~]# velero backup get --namespace=velero-system
NAME                               STATUS      ERRORS   WARNINGS   CREATED                         EXPIRES   STORAGE LOCATION   SELECTOR
backup-kube-mysql-20230830160710   Completed   0        0          2023-08-30 16:07:11 +0800 CST   29d       default            <none>
full-backup-20230830160723         Completed   0        0          2023-08-30 16:07:24 +0800 CST   29d       default            <none>

2.6 模拟集群灾难

1、删除kube-mysql名称空间的mysql数据库

[root@master01 ~]# kubectl delete statefulsets.apps mysql -n kube-mysql
[root@master01 ~]# kubectl delete service mysql-svc -n kube-mysql

2、删除mysql对应的pvc

[root@master01 ~]# kubectl delete pvc data-mysql-0 -n kube-mysql

2.7 velero恢复实践

1、velero执行恢复操作

[root@master01 ~]# velero restore create \
--from-backup backup-kube-mysql-20230906163027 \
--wait \
--kubeconfig=/root/.kube/config \
--namespace=velero-system

当执行恢复操作时，如果该Pod有持久卷数据需要恢复，那么 Velero 会在每个需要恢复的 pod 中添加一个名称为restore-wait的 init container。这个 init container 的镜像地址是velero/velero-restore-helper:v1.11.1，它主要的任务是从备份中恢复 Persistent Volume 的数据。

2、检查数据是否恢复成功

[root@master01 ~]# mysql -h 192.168.1.70 -uroot -poldxu
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| oldxu              |
| performance_schema |
| sys                |
| velero             |
+--------------------+
7 rows in set (0.00 sec)

2.8 velero周期性备份

Velero 默认提供了 schedule 的功能，该功能可以实现周期性的的备份任务。但velero周期性备份任务不会清理历史的备份数据，需要定期手动删除，当然也可以指定--ttl选项为创建的备份指定过期时间。

1、创建一个每天凌晨 3 点执行备份任务

[root@-master01 ~]# velero schedule create all-namespace-backup \
--default-volumes-to-fs-backup \
--schedule="0 3 * * *" \
--namespace=velero-system

# all-namespace-backup 是备份计划的名称，--schedule="0 1 * * *" 定义了备份计划的时间表。

2、创建每小时都备份default名称空间的任务，但备份的内容仅保留24小时，超过24小时会被自动删除。

[root@master01 ~]# velero schedule create default-namespace-backup \
--schedule="0 */1 * * *" \
--include-namespaces default \
--default-volumes-to-fs-backup \
--ttl 24h0m0s \
--namespace=velero-system

3、检查备份的结果

[root@master01 ~]# velero schedule get --namespace=velero-system
NAME                STATUS    CREATED                         SCHEDULE      BACKUP TTL   LAST BACKUP   SELECTOR   PAUSED
all-namespace-backup     Enabled   2023-07-17 14:36:22 +0800 CST   0 3 * * *     0s           n/a           <none>     false
default-namespace-backup   Enabled   2023-07-17 14:40:10 +0800 CST   * */1 * * *   24h0m0s      n/a           <none>     false


http://www.kler.cn/news/303694.html

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