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Longhorn 高级运用之备份恢复与 ReadWriteMany

发布时间:2022-07-01 09:48:07 所属栏目:云计算 来源:互联网
导读:备份恢复 Longhorn 提供了备份恢复功能,要使用这个功能我们需要给卷创建一个 snapshot 快照,快照是 Kubernetes Volume 在任何指定时间点的状态。 同样在节点的数据目录下面也可以看到创建的快照数据: tree /var/lib/longhorn/replicas/pvc-ec17a7e4-7bb
  备份恢复
 
  Longhorn 提供了备份恢复功能,要使用这个功能我们需要给卷创建一个 snapshot 快照,快照是 Kubernetes Volume 在任何指定时间点的状态。

  同样在节点的数据目录下面也可以看到创建的快照数据:
 
  ➜ tree /var/lib/longhorn/replicas/pvc-ec17a7e4-7bb4-4456-9380-353db3ed4307-fbf72396/
  /var/lib/longhorn/replicas/pvc-ec17a7e4-7bb4-4456-9380-353db3ed4307-fbf72396/
  ├── revision.counter
  ├── volume-head-002.img
  ├── volume-head-002.img.meta
  ├── volume.meta
  ├── volume-snap-3b1f877b-24ba-44ec-808e-ab8d4b15f8dd.img
  ├── volume-snap-3b1f877b-24ba-44ec-808e-ab8d4b15f8dd.img.meta
  ├── volume-snap-5d403e8e-65e8-46d1-aa54-70aa3280dac4.img
  └── volume-snap-5d403e8e-65e8-46d1-aa54-70aa3280dac4.img.meta
  0 directories, 8 files
 
  其中的 volume-snap-xxx 后面的数据和页面上的快照名称是一致的,比如页面中我们刚刚创建的快照名称为 3b1f877b-24ba-44ec-808e-ab8d4b15f8dd,其中的 img 文件是镜像文件,而 img.meta 是保持当前快照的元信息:
 
  ➜ cat volume-snap-3b1f877b-24ba-44ec-808e-ab8d4b15f8dd.img.meta
  {"Name":"volume-head-001.img","Parent":"volume-snap-5d403e8e-65e8-46d1-aa54-70aa3280dac4.img","Removed":false,"UserCreated":true,"Created":"2022-02-22T07:36:48Z","Labels":null}
 
  元信息里面包含父级的文件镜像,这其实表面快照是增量的快照。
 
  此外除了手动创建快照之外,从 Longhorn UI 上还可以进行周期性快照和备份,同样在卷的详细页面可以进行配置,在 Recurring Jobs Schedule 区域点击 Add 按钮即可创建一个定时的快照。
 
  创建任务的时候可以选择任务类型是备份(backup)或快照(snapshot),任务的时间以 CRON 表达式的形式进行配置,还可以配置要保留的备份或快照数量以及标签。
 
  为了避免当卷长时间没有新数据时,recurring jobs 可能会用相同的备份和空快照覆盖旧的备份/快照的问题,Longhorn 执行以下操作:
 
  Recurring backup job 仅在自上次备份以来卷有新数据时才进行新备份Recurring snapshot job 仅在卷头(volume head)中有新数据时才拍摄新快照
 
  此外我们还可以通过使用 Kubernetes 的 StorageClass 来配置定时快照,可以通过 StorageClass 的 recurringJobs 参数配置定时备份和快照,recurringJobs 字段应遵循以下 JSON 格式:
 
  apiVersion: storage.k8s.io/v1
  kind: StorageClass
  metadata:
  name: longhorn
  provisioner: driver.longhorn.io
  parameters:
  numberOfReplicas: "3"
  staleReplicaTimeout: "30"
  fromBackup: ""
  recurringJobs: '[
  {
  "name":"snap",
  "task":"snapshot",
  "cron":"*/1 * * * *",
  "retain":1
  },
  {
  "name":"backup",
  "task":"backup",
  "cron":"*/2 * * * *",
  "retain":1
  }
  ]'
 
  应为每个 recurring job 指定以下参数:
 
  name:任务的名称,不要在一个 recurringJobs 中使用重复的名称,并且 name 的长度不能超过 8 个字符task:任务的类型,它仅支持 snapshot 或 backupcron:Cron 表达式,指定任务的执行时间retain:Longhorn 将为一项任务保留多少快照/备份,不少于 1
 
  使用这个 StorageClass 创建的任何卷都将自动配置上这些 recurring jobs。
 
  要备份卷就需要在 Longhorn 中配置一个备份目标,可以是一个 NFS 服务或者 S3 兼容的对象存储服务,用于存储 Longhorn 卷的备份数据,备份目标可以在 Settings/General/BackupTarget 中配置,我们这里使用 Helm Chart 安装的,最好的方式是去定制 values 文件中的 defaultSettings.backupTarget,当然也可以直接去通过 Longhorn UI 进行配置,比如这里我们先配置备份目标为 nfs 服务,Backup Target 值设置为 nfs://192.168.31.31:/var/lib/k8s/data(要确保目录存在),Backup Target Credential Secret 留空即可,然后拉到最下面点击 Save:
 
  备份目标配置后,就可以开始备份了,同样导航到 Longhorn UI 的 Volume 页面,选择要备份的卷,点击 Create Backup,然后添加合适的标签点击 OK 即可。
 
  这些备份的数据也会对应一个 backupvolumes crd 对象:
 
  ➜ kubectl get backupvolumes -n longhorn-system
  NAME CREATEDAT LASTBACKUPNAME LASTBACKUPAT LASTSYNCEDAT
  pvc-ec17a7e4-7bb4-4456-9380-353db3ed4307 2022-02-22T09:23:24Z backup-8ae4af9c49534859 2022-02-22T09:23:24Z 2022-02-22T09:41:09Z
 
  然后我们去到 NFS 服务器上查看会在挂载目录下面创建一个 backupstore 目录,下面会保留我们备份的数据:
 
  ➜ tree /var/lib/k8s/data/backupstore
  /var/lib/k8s/data/backupstore
  └── volumes
  └── 5e
  └── b6
  └── pvc-ec17a7e4-7bb4-4456-9380-353db3ed4307
  ├── backups
  │ └── backup_backup-8ae4af9c49534859.cfg
  ├── blocks
  │ ├── 02
  │ │ └── 2e
  │ │ └── 022eefc6526cd3d8fc3a9f9a4ba253a910c61a1c430a807403f60a2f233fa210.blk
  ......
  │ └── f7
  │ └── e3
  │ └── f7e3ae1f83e10da4ece5142abac1fafc0d0917370f7418874c151a66a18bfa15.blk
  └── volume.cfg
 
  51 directories, 25 files

  ReadWriteMany
 
  Longhorn 可以通过 NFSv4 服务器暴露 Longhorn 卷,原生支持 RWX 工作负载,使用的 RWX 卷 会在 longhorn-system 命名空间下面创建一个 share-manager- 的 Pod,该 Pod 负责通过在 Pod 内运行的 NFSv4 服务器暴露 Longhorn 卷。
 
  要能够使用 RWX 卷,每个客户端节点都需要安装 NFSv4 客户端,对于 Ubuntu,可以通过以下方式安装 NFSv4 客户端:
 
  ➜ apt install nfs-common
 
  对于基于 RPM 的发行版,可以通过以下方式安装 NFSv4 客户端:
 
  ➜ yum install nfs-utils
 
  现在我们来创建一个如下所示的 PVC 对象,访问模式配置为 ReadWriteMany:
 
  # html-vol.yaml
  kind: PersistentVolumeClaim
  apiVersion: v1
  metadata:
  name: html
  spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  storageClassName: longhorn
  resources:
  requests:
  storage: 1Gi
 
  直接创建上面的资源对象就会动态创建一个 PV 与之绑定:
 
  ➜ kubectl get pvc html
  NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
  html Bound pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15 1Gi RWX longhorn 15s
  ➜ kubectl get pv pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15
  NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
  pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15 1Gi RWX Delete Bound default/html longhorn 63s
 
  然后创建一个如下所示的名为 writer 的 Deployment 资源对象,使用上面创建的 PVC 来持久化数据:
 
  # html-writer.yaml
  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
  name: writer
  spec:
  selector:
  matchLabels:
  app: writer
  template:
  metadata:
  labels:
  app: writer
  spec:
  containers:
  - name: content
  image: alpine:latest
  volumeMounts:
  - name: html
  mountPath: /html
  command: ["/bin/sh", "-c"]
  args:
  - while true; do
  date >> /html/index.html;
  sleep 5;
  done
  volumes:
  - name: html
  persistentVolumeClaim:
  claimName: html

  并且这个时候会自动启动一个 share-manager 的 Pod,通过该 Pod 内运行的 NFSv4 服务器来暴露 Longhorn 卷:
 
  ➜ kubectl get pods -n longhorn-system -l longhorn.io/component=share-manager
  NAME READY STATUS RESTARTS AGE
  share-manager-pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15 1/1 Running 0 2m16s
  ➜ kubectl logs -f share-manager-pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15 -n longhorn-system
  time="2022-02-22T10:07:42Z" level=info msg="starting RLIMIT_NOFILE rlimit.Cur 1048576, rlimit.Max 1048576"
  time="2022-02-22T10:07:42Z" level=info msg="ending RLIMIT_NOFILE rlimit.Cur 1048576, rlimit.Max 1048576"
  time="2022-02-22T10:07:42Z" level=debug msg="volume pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15 device /dev/longhorn/pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15 contains filesystem of format " encrypted=false volume=pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15
  I0222 10:07:42.432630 1 mount_linux.go:425] Disk "/dev/longhorn/pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15" appears to be unformatted, attempting to format as type: "ext4" with options: [-F -m0 /dev/longhorn/pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15]
  I0222 10:07:42.981928 1 mount_linux.go:435] Disk successfully formatted (mkfs): ext4 - /dev/longhorn/pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15 /export/pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15
  time="2022-02-22T10:07:43Z" level=info msg="starting nfs server, volume is ready for export" encrypted=false volume=pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15
  time="2022-02-22T10:07:43Z" level=info msg="Running NFS server!"
  time="2022-02-22T10:07:43Z" level=info msg="starting health check for volume" encrypted=false volume=pvc-a03c5f7d-d4ca-43e9-aa4a-fb3b5eb5cf15
 
  然后我们再创建一个如下所示的 Deployment:
 
  # html-reader.yaml
  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
  name: reader
  spec:
  replicas: 3
  selector:
  matchLabels:
  app: reader
  template:
  metadata:
  labels:
  app: reader
  spec:
  containers:
  - name: nginx
  image: nginx:stable-alpine
  ports:
  - containerPort: 80
  volumeMounts:
  - name: html
  mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: html
  persistentVolumeClaim:
  claimName: html
  ---
  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
  name: reader
  spec:
  selector:
  app: reader
  type: NodePort
  ports:
  - protocol: TCP
  port: 80
  targetPort: 80
 
  上面的 reader Pods 可以引用 writer Pod 相同的 PVC,是因为上面我们创建的 PV 和 PVC 是 ReadWriteMany 访问模式,直接创建上面的资源对象,我们可以通过 NodePort 来访问应用:
 
  ➜ kubectl get pods -l app=reader
  NAME READY STATUS RESTARTS AGE
  reader-b54c4749d-4bjxf 1/1 Running 0 11s
  reader-b54c4749d-5thwz 1/1 Running 0 4m11s
  reader-b54c4749d-drcfk 1/1 Running 0 5m35s
  ➜ kubectl get svc reader
  NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
  reader NodePort 10.101.54.19 80:31800/TCP 84s
  ➜ curl http://192.168.31.31:31800
  ......
  Tue Feb 22 10:18:39 UTC 2022
  Tue Feb 22 10:18:44 UTC 2022
  Tue Feb 22 10:18:49 UTC 2022
  Tue Feb 22 10:18:54 UTC 2022
  Tue Feb 22 10:18:59 UTC 2022
  ......
 
  现在我们尝试从一个 reader Pod 中去产生一些数据,然后再去访问应用验证数据是否正确:
 
  ➜ kubectl exec reader-b54c4749d-4bjxf-- /bin/sh -c "echo longhorn rwx access mode >> /usr/share/nginx/html/index.html"
  ➜ curl http://192.168.31.31:31800
  ......
  Tue Feb 22 10:23:49 UTC 2022
  longhorn rwx access mode
 
  这里我们就验证了在 Longhorn 中使用 ReadWriteMany 访问模式的 Volume 卷。

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