集群备份恢复

方案优势

• 易用性：在应用备份和恢复阶段，已实现工具自动化。这些工具免安装，简单轻量且配置灵活。

• 多版本：支持在维版本的应用备份和恢复。版本策略详情请参阅Kubernetes版本策略。

• 无依赖：工具不需要任何外部依赖，可以独立运行。

• 多架构：工具支持在x86和ARM的Linux环境中运行。

• 不停机：过程无需停机，不影响集群内的业务。

数据备份及恢复原理

k8clone是一个简便的Kubernetes元数据克隆工具，它可以将Kubernetes元数据（如Deployment、ConfigMap、Service）保存为本地压缩包，实现应用备份能力。同时可以将本地压缩包恢复回Kubernetes元数据，实现应用的恢复能力。

数据备份的流程参考如下：

图1 数据备份流程

数据恢复的流程参考如下：

图2 数据恢复流程

在执行恢复操作前，需要准备一个数据恢复配置文件“restore.json”，目的是在应用恢复时自动更换PVC、StatefulSet的存储类名称，以及工作负载所使用镜像的Repository地址。

文件内容如下：

{
    "StorageClass": 
          "OldStorageClassName": "NewStorageClassName"  //支持修改PVC、StatefulSet的StorageClassName字段
    "ImageRepo": 
          "OldImageRepo1": "NewImageRepo1",   //eg:"dockerhub.com": "cn-north-4.swr.huaweicloud.com"
          "OldImageRepo2": "NewImageRepo2",   //eg:"dockerhub.com/org1": "cn-north-4.swr.huaweicloud.com/org2"
          "NoRepo": "NewImageRepo3"   //eg:"golang": "swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/paas/golang"
}

• StorageClass：支持PVC、有状态应用VolumeClaimTemplates中存储类名称按照配置进行自动更换。
• ImageRepo：支持工作负载所使用镜像的Repository地址的更换，工作负载包括Deployment（含initContainer）、StatefulSet、Orphaned Pod、Job、CronJob、Replica Set、Replication Controller、DaemonSet。

准备工作

资源要求

在开始进行备份恢复工作之前，请确保您已经准备了一台安装了kubectl的服务器，用来连接集群。工具支持在Linux（x86、ARM）环境中运行，因此您可以任选一种架构的服务器作为操作服务器。该服务器需要至少拥有5GB左右的本地磁盘空间和≥8G的内存，以确保工具可以正常运行，并存储相关数据。

工具获取

在安装了kubectl的服务器上下载以下工具：

使用工具前，需要运行chmod u+x命令（例如 chmod u+x k8clone-linux-amd64），授予工具可执行权限。

备份操作步骤

1. 通过kubectl连接源集群。具体方法可参考使用kubectl连接集群。
2. 进入k8clone工具所在目录，执行备份命令，即可备份数据到本地目录，并打包成压缩包。

   k8clone备份使用方法的示例中提供了几种常见的备份方式，您可以按需选择，也可以自定义备份方式。

恢复操作步骤

1. 通过kubectl连接目标集群。具体方法可参考使用kubectl连接集群。
2. 准备数据恢复配置文件：restore.json。

   新建一个restore.json文件，按照格式修改，并将文件放置在k8clone工具所在目录下。

   示例：

   {
     "StorageClass": {
       "csi-disk": "csi-disk-new"
     },
     "ImageRepo": {
       "quay.io/coreos": "swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/paas"
     }
   }

3. 进入k8clone工具所在目录，执行恢复命令，将备份数据恢复到目标集群。

   示例：

   ./k8clone-linux-amd64 restore -d ./k8clone-dump.zip -f ./restore.json

k8clone备份使用方法

k8clone工具支持在Linux（x86、arm）和Windows环境中运行，使用方法相似。本文将以Linux（x86）环境为例进行介绍。

若使用Linux（arm）或Windows环境，请将下述命令中的k8clone-linux-amd64分别替换为k8clone-linux-arm64或k8clone-windows-amd64.exe。

在k8clone工具所在目录下执行./k8clone-linux-amd64 backup -h，可以查看k8clone工具备份的使用方法。

• -k, --kubeconfig：指定kubectl的KubeConfig位置，默认是$HOME/.kube/config。kubeConfig文件：用于配置对Kubernetes集群的访问，KubeConfig文件中包含访问注册Kubernetes集群所需要的认证凭据以及Endpoint（访问地址），详细介绍可参见Kubernetes文档。
• -s, --api-server：Kubernetes API Server URL，默认是""。
• -q, --context：Kubernetes Configuration Context，默认是""。
• -n, --namespace：备份指定命名空间的云原生应用，多个命名空间用逗号分隔（如：ns1,ns2,ns3），默认是""，表示备份整个集群。
• -e, --exclude-namespaces：排除指定命名空间对象的备份，不能和--namespace一起使用。
• -x, --exclude-kind：排除指定资源类型的备份。
• -i, --include-kind : 指定资源类型的备份。
• -y, --exclude-object：排除指定资源对象的备份。
• -z, --include-object：指定资源对象的备份。
• -w, --exclude-having-owner-ref：排除拥有ownerReferences资源对象的备份，默认是false。布尔类型传参过程中需要带上等号，如："-w=true" ，"-w true"不会生效,它将使用默认值。
• -d, --local-dir：备份数据放置的路径，默认是当前目录下k8clone-dump文件夹。

$ ./k8clone-linux-amd64 backup -h
Backup Workload Data as yaml files

Usage:
    k8clone backup [flags]

Flags:
   -s, --api-server string            Kubernetes api-server url
   -q, --context string               Kubernetes configuration context
   -w, --exclude-having-owner-ref     Exclude all objects having an Owner Reference. The default value is false. The equal sign (=) must be added when a Boolean parameter is transferred, for example, -w=true. -w  true does not take effect, and the default value will be used.
   -x, --exclude-kind strings         Ressource kind to exclude. Eg. 'deployment'
   -i, --include-kind strings         Ressource kind to include. Eg. 'deployment'
   -e, --exclude-namespaces strings   Namespaces to exclude. Eg. 'temp.*' as regexes. This collects all namespaces and then filters them. Don't use it with the namespace flag.
   -y, --exclude-object strings       Object to exclude. The form is '<kind>:<namespace>/<name>',namespace can be empty when object is not namespaced. Eg. 'configmap:kube-system/kube-dns'
   -z, --include-object strings       Object to include. The form is '<kind>:<namespace>/<name>',namespace can be empty when object is not namespaced. Eg. 'configmap:kube-system/kube-dns' 
   -h, --help                         help for backup
   -k, --kubeconfig string            The kubeconfig of k8s cluster's. Default is the $HOME/.kube/config. 
   -d, --local-dir string             Where to dump yaml files (default "./k8clone-dump")
   -n, --namespace string             Only dump objects from this namespace

示例如下：

• 整个集群对象的备份，默认路径为当前目录下“k8clone-dump”文件夹

  ./k8clone-linux-amd64 backup

• 整个集群对象的备份，并指定备份数据路径

  ./k8clone-linux-amd64 backup -d ./xxxx

• 指定命名空间对象的备份

  ./k8clone-linux-amd64 backup -n default

• 排除命名空间对象的备份

  ./k8clone-linux-amd64 backup -e kube-system,kube-public,kube-node-lease

• 排除指定资源类型的备份

  ./k8clone-linux-amd64 backup -x endpoints,endpointslice

• 指定资源类型的备份

  ./k8clone-linux-amd64 backup -i rolebinding

• 排除指定资源对象的备份

  ./k8clone-linux-amd64 backup -y configmap:kube-system/kube-dns

• 指定资源对象的备份

  ./k8clone-linux-amd64 backup -z configmap:kube-system/kube-dns

• 排除拥有ownerReferences资源对象的备份

  ./k8clone-linux-amd64 backup -w=true

k8clone恢复使用方法

k8clone工具支持在Linux（x86、arm）和Windows环境中运行，使用方法相似。本文将以Linux（x86）环境为例进行介绍。

若使用Linux（arm）或Windows环境，请将下述命令中的k8clone-linux-amd64分别替换为k8clone-linux-arm64或k8clone-windows-amd64.exe。

在k8clone工具所在目录下执行./k8clone-linux-amd64 restore -h，可以查看k8clone工具恢复的使用方法。

• -k, --kubeconfig：指定kubectl的KubeConfig位置，默认是$HOME/.kube/config。kubeConfig文件：用于配置对Kubernetes集群的访问，KubeConfig文件中包含访问注册Kubernetes集群所需要的认证凭据以及Endpoint（访问地址），详细介绍可参见Kubernetes文档。
• -s, --api-server：Kubernetes API Server URL，默认是""。
• -q, --context：Kubernetes Configuration Context，默认是""。
• -f, --restore-conf：指定restore.json的路径，默认是k8clone工具所在目录下。
• -d, --local-dir：备份数据放置的路径，默认是k8clone工具所在目录下。

$ ./k8clone-linux-amd64 restore -h
ProcessRestore from backup

Usage:
     k8clone restore [flags]

Flags:
   -s, --api-server string     Kubernetes api-server url
   -q, --context string        Kubernetes configuration context
   -h, --help                  help for restore
   -k, --kubeconfig string     The kubeconfig of k8s cluster's. Default is the $HOME/.kube/config. 
   -d, --local-dir string      Where to restore (default "./k8clone-dump.zip")
   -f, --restore-conf string   restore conf file (default "./restore.json")

示例：

./k8clone-linux-amd64 restore -d ./k8clone-dump.zip -f ./restore.json