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介绍一个不太小的工具——Stash

2010 年 2 月 23 日

AppCode Stash
是一个构建在 Restic
基础之上的工具，用于备份 Kubernetes 上运行的有状态应用，它使用一个有趣的 Sidecar，能够方便的通过共享卷的方式来对 RWO 模式的存储卷进行备份。提供了批量备份、备份模板、可扩展的应用（主要是数据库）备份等功能。备份目标包括 Kubernetes 卷、S3 等常见设施。主要功能包括：

  • 备份和恢复工作负载数据：包括 Deploy、DaemonSet、StatefulSet 等等。
  • 备份和恢复独立存储卷。
  • 备份和恢复数据库：PostgreSQL、MySQL、MongoDB、ElasticSearch。
  • 卷快照：支持 CSI 卷快照功能的集群。
  • 计划备份。
  • 自动备份：使用注解和模板进行备份。
  • 多种备份存储目标：支持 S3、Azure、GCP 以及存储卷等多种设施。
  • 可监控：支持 Prometheus 监控。
  • 提供 kubectl 插件。
  • 可扩展开发。
  • 支持 hook 和 Webhook。

安装

使用 Helm 3
安装： 

$ helm repo add appscode https://charts.appscode.com/stable/
"appscode" has been added to your repositories
$ helm repo update
Hang tight while we grab the latest from your chart repositories...
...Successfully got an update from the "appscode" chart repository
...
Update Complete. ⎈ Happy Helming!⎈
$ helm search repo appscode/stash --version v0.9.0-rc.4
NAME            CHART VERSION APP VERSION DESCRIPTION
appscode/stash  v0.9.0-rc.4    v0.9.0-rc.4  Stash by AppsCode - Backup your Kubernetes Volumes

$ helm install stash-operator appscode/stash \
  --version v0.9.0-rc.4 \
  --namespace kube-system

完成之后，可以使用如下命令进行校验：

$ kubectl get pods --all-namespaces -l app=stash --watch
NAMESPACE     NAME                              READY     STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   stash-operator-859d6bdb56-m9br5   2/2       Running   2          5s
$ kubectl get crd -l app=stash
NAME                                 AGE
recoveries.stash.appscode.com        5s
repositories.stash.appscode.com      5s
restics.stash.appscode.com           5s

安装完毕之后，就可以尝试第一次备份操作了。

创建备份后端

这里简单使用一个 PVC 来做为备份存储的后端。
Restic 的备份过程需要指定一个密码，这里使用一个 Secret 来保存密码：

$ echo -n 'changeit' > RESTIC_PASSWORD
$ kubectl create secret generic backup-password --from-file=./RESTIC_PASSWORD
secret/local-secret created

接下来创建一个 PVC，作为备份文件的存储目标：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: backend-pvc
spec:
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce

在 Stash 中新建一个 Repository，用刚才的 PVC 作为存储：

apiVersion: stash.appscode.com/v1alpha1
kind: Repository
metadata:
  name: backend-repository
spec:
  backend:
    local:
      mountPath: /storage/data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: backend-pvc
    storageSecretName: backup-password

此处的 local
段，指明了在本地加载一个卷作为备份文件的存储目标。 官方文档
中介绍了各种存储后端的用法。

storageSecretName
除了刚才提到的备份密码之外，还用于存储后端的认证凭据，例如使用 S3 后端就需要这样的 Secret： 

$ echo -n 'changeit' > RESTIC_PASSWORD
$ echo -n '' > AZURE_ACCOUNT_NAME
$ echo -n '' > AZURE_ACCOUNT_KEY
$ kubectl create secret generic -n demo azure-secret \
    --from-file=./RESTIC_PASSWORD \
    --from-file=./AZURE_ACCOUNT_NAME \
    --from-file=./AZURE_ACCOUNT_KEY
secret/azure-secret created

创建工作负载

接下来随便运行一个应用，挂载 PVC 来模拟业务应用来进行备份。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: sleep
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: sleep
  template:
    metadata:
      labels:
        app: sleep
        version: v1
    spec:
      containers:
        - name: sleep
          image: dustise/sleep
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          resources:
            limits:
              cpu: 100m
              memory: 100M
            requests:
              cpu: 100m
              memory: 100M
          volumeMounts:
          - name: storage
            mountPath: /data
      volumes:
        - name: storage
          persistentVolumeClaim:
            claimName: workload-pvc
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: workload-pvc
spec:
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce

Pod 正常运行后，生成一个文件：

$ kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
sleep-76b447c854-7xmgf   1/1     Running   0          9m17s
$ kubectl exec -it sleep-76b447c854-7xmgf -c sleep -- fallocate -l 5M /data/file-5m.txt
$ kubectl exec -it sleep-76b447c854-7xmgf -c sleep ls /data
file-5m.txt     lost+found

备份

BackupConfiguration
是一个 CRD，用于连接工作负载和备份存储目标。 

apiVersion: stash.appscode.com/v1beta1
kind: BackupConfiguration
metadata:
  name: backupconfig-sleep
spec:
  repository:
    name: backend-repository
  # 每五分钟一次备份
  schedule: "*/5 * * * *"
  target:
    ref:
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      name: sleep
    # 加载工作负载中的卷
    volumeMounts:
    - name: storage
      mountPath: /data
    paths:
    - /data
  retentionPolicy:
    name: 'keep-last-5'
    keepLast: 5
    prune: true

创建之后，会发现业务 Pod 被注入了 Sidecar， 正在重启
。 

$ kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS              RESTARTS   AGE
sleep-569b786766-mwmrb   0/2     ContainerCreating   0          3s
sleep-76b447c854-7bvtz   1/1     Running             0          10m

并且系统中出现了新的 CronJob 和 BackupSession 对象：

$ kubectl get cronjob
NAME                              SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
stash-backup-backupconfig-sleep   */5 * * * *   False     0        4m31s           36m

$ kubectl get backupsession
NAME                            INVOKER-TYPE          INVOKER-NAME         PHASE       AGE
backupconfig-sleep-1580535011   BackupConfiguration   backupconfig-sleep   Succeeded   39s

上面看到，这个 BackupSession 已经成功了一次，就可以看看 Repository 有没有什么变化了：

$ kubectl get repository
NAME                 INTEGRITY   SIZE   SNAPSHOT-COUNT   LAST-SUCCESSFUL-BACKUP   AGE
backend-repository   true               5                4m58s                    61m

Describe 一下这个对象，会看到其中包含的快照数量，以及文件尺寸。

恢复

备份之后，我们新建一个 Deployment，作为恢复的目标：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: sleep-restore
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: sleep-restore
  template:
    metadata:
      labels:
        app: sleep-restore
        version: v1
    spec:
      containers:
        - name: sleep-restore
          image: dustise/sleep
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          resources:
            limits:
              cpu: 100m
              memory: 100M
            requests:
              cpu: 100m
              memory: 100M
          volumeMounts:
          - name: storage
            mountPath: /data
      volumes:
        - name: storage
          persistentVolumeClaim:
            claimName: restore-pvc
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: restore-pvc
spec:
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce

然后创建一个 RestoreSession 对象：

apiVersion: stash.appscode.com/v1beta1
kind: RestoreSession
metadata:
  name: deployment-restore
spec:
  repository:
    name: backend-repository
  rules:
  - paths:
    - /data
  target:
    ref:
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      name: sleep-restore
    volumeMounts:
    - name:  storage
      mountPath: /data

使用 kubectl 提交对象，启动还原过程。

通过 kubectl get po
的观察，可以看到新建的 Pod 也重启了，这次加入的不是 Sidecar，而是一个 init-container。容器重建之后，可以进入 Pod 查看，例如： 

$ kubectl exec -it sleep-restore-76ff947f9b-s52px ls /data
file-5m.txt     lost+found

其它

除了 Deployment 之外，Stash 还支持 Statefulset、Daemonset 的备份。另外能通过 AppBind 和 Task 等对象完成针对特定数据库的备份和恢复；通过 BackupBatch 来实现一个应用多种数据的备份；最后更可以使用 BackupPrint 对象根据 Annotation 进行自动备份。
缺点也是有的：

  1. 目前只是 RC 版本。
  2. 后面提到的几种功能复杂性都比本文演示的 Deployment 备份要复杂得多。
  3. 文档非常好，但是不够完善，并且略有瑕疵。
  4. 注入过程会引发业务中断。

用在生产环境还是颇为冒险的，好在备份恢复从来就不是个容易的事情，这东西至少有很好的参考价值。

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maynard

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