20210812 如何採用雲原生作法 Velero 備份還原你的 Kubernetes 叢集?

#kubernetes
#velero
#backup

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1. 如何採用雲原生作法 Velero
   備份還原你的 Kubernetes 叢集?
   Phil Huang 黃秉鈞
   台灣雲原生使用者社群 (Cloud Native Taiwan User Group)
   

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2. 黃秉鈞 Phil Huang
   • 在地社群活躍推廣者
   • 台灣雲原生使用者社群 Cloud Native Taiwan User Group
   • 開源人年會 COSCUP
   • 現任職於 VMware Systems Engineer
   • 負責現代化應用平台 Tanzu (aka 猛男撿樹枝)
   • 專長領域
   • 私有雲平台維運技術研究與實踐
   • IT 自動化規劃及實踐
   • 網路虛擬化及軟體定義網路
   • 個人技術部落格：blog.pichuang.com.tw
   

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3. Cloud Native Taiwan
   User Group
   我們在這邊！
   技術迭代，持續學習，行有餘力，努力分享
   

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4. Q: Kubernetes 災備還原計畫?
   

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5. 災難還原計畫 Disaster Recovery Plan
   RTO / RPO 目標為 星期/天/小時 為單位 RTO / RPO 目標為 秒 / 即時 為單位
   RTO: Recovery Time Objective 目標還原時間
   RPO: Recovery Point Objective 目標點時間
   Multi Site/Region
   多區域部署
   Backup / Restore
   備份還原
   

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6. Kubernetes DRP 架構
   • 平台建立：基於 Kubernetes as a
   Service 觀念，建立多叢集
   Kubernetes 部署，如 Azure
   Kubernetes Service
   • 程式部署：利用 Kubernetes 聲明
   式宣告特性，透過 CI/CD Pipeline
   或 kubectl apply 直接推送服務
   於平台之上
   • 網路服務：對外服務透過 GSLB /
   SLB / Ingress Controller 以 L7 層
   服務為主，搭配協助控制網路流
   • 儲存同步：以個別 Storage 供應商
   能力為主
   Storage
   Replication
   Ingress A
   App 3
   App 2
   PV
   App 1
   Shared Storage
   Kubernetes
   Prod
   Ingress B
   App 3
   App 2 App 1
   PV
   Shared Storage
   Kubernetes
   DR
   GSLB
   SLB A SLB B
   CI / CD Pipeline
   External Container
   Registry
   Version Control
   System
   …
   DevOps Platform
   

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7. 服務為主，平台為輔
   Ref: 因應 Azure Kubernetes Service (AKS) 中商務持續性和災害復原的最佳做法
   Kubernetes Ingress Service by VMware NSX Advanced Load Balancer
   • 在雲原生架構下，主要是以應用程式 (Applications) 作為災難復原主體，而非早期保護單體式服務
   BM / VM 為主
   • 基於基礎架構即代碼、Kubernetes 聲明式宣告及容器映像檔不可變動之三大當代雲原生平台特性，
   於跨雲部署相同服務變得異常簡單
   • 對於服務來說，最重要的是對外網路架構、多地儲存同步和微服務是否遵照雲原生應用 12 要素撰寫
   

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8. Q: 每個微服務都能雙活?
   

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9. 理解微服務 3 大類型
   • 專注於 Application 本身，而非
   Kubernetes 平台
   • 主要分為 3 種類型
   • App 1：Stateless App
   • App 2：Stateful App
   • App 3：Distributed App
   • 關於 Persistent Volume 的存取差異
   • ReadWriteOnce (RWO)
   • ReadOnlyMany (ROM)
   • ReadWriteMany (RWX)
   • 並非每一個 App 都能適用於支援
   Active / Active 架構，尤其是
   Stateful App 形態
   GSLB
   SLB A SLB B
   Ingress A Ingress B
   App 3 App 3
   App 2 App 2
   PV
   App 1 App 1
   PV
   Shared Storage
   Shared Storage
   Storage
   Replication
   Kubernetes
   Prod
   Kubernetes
   DR
   RDBMS RDBMS
   NoSQL NoSQL
   Database
   Replication
   Active-Active
   Database
   

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10. 災難還原計畫 Disaster Recovery Plan
    RTO / RPO 目標為 星期/天/小時 為單位 RTO / RPO 目標為 秒 / 即時 為單位
    RTO: Recovery Time Objective 目標還原時間
    RPO: Recovery Point Objective 目標點時間
    Multi Site/Region
    多區域部署
    Backup / Restore
    備份還原
    Active / Active
    微服務雙活
    Active / Passive
    微服務單活
    

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11. Q: Kubernetes 如何做備份還原?
    

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12. Ref: https://velero.io/
    • 主要提供基於 Kubernetes 平台 3 大功能
    • 基礎災難備援：備份還原 Kubernetes Objects
    • 跨雲搬遷服務：跨不同 Kubernetes 平台遷移
    資源
    • 資料保護能力：於指定 Kubernetes 平台內，
    定期執行備份還原動作
    • 由 VMware 作為專案最大貢獻者
    良心推薦，這工具相當萬用，只要符合標準 API，
    無論你是哪一家的 Kubernetes 皆可使用
    

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13. Velero: 基礎災難備援
    • 需要搭配相容於 S3 協議之 Object
    Storage 使用，例如 Azure Blob、
    MinIO、Ceph 等
    • 備份單位可選全叢集 (不含 etcd
    database)、特定 Namespace 或指定
    Label 備份
    • 可以使用內建指令 velero schedule
    進行排程定期備份
    • 依然可以遵循業界常見 備份 3 2 1 原則
    • 至少複製 3 份備份
    • 將備份分別存在 2 種不同儲存媒體
    • 至少 1 份放在異地
    GSLB
    SLB A
    Ingress A
    Kubernetes
    v1.20
    Namespace: CNTUG
    Frontend
    Backend
    Shared
    Storage
    Backup namespace/label
    Restore namespace/label
    Object
    Storage
    

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14. CSI: Container Storage Interface
    Ref: https://docs.pivotal.io/tkgi/1-11/velero-scenarios.html
    App Type Backup criteria Kubernetes Service Type Storage Provider Tools
    Stateless
    Namespace Load balancer with dynamic IP
    None Velero
    Label Load balancer with dynamic IP
    Namespace Ingress with static IP
    Stateful Namespace Load balancer with dynamic IP CSI Velero, Restic
    Stateful Namespace Load balancer with static IP CSI Velero, Restic
    StatefulSet Namespace Headless cluster IP CSI Velero, Restic
    Velero: 基礎災難備援常見類型
    • 結論，學 Velero 就能做能做到備份還原 Kubernetes 相關資源
    • velero install --use-restic …
    

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15. Velero: 跨雲搬遷
    • 如同備份還原，但涉及到不同 Cloud
    Provider 之 Kubernetes 平台，有高
    機會會遇到以下事情
    • 兩邊 Kubernetes API 不一樣，導致
    有可能過期的 API 不能用
    • 各自 Kubernetes 平台的特殊性，如
    PSP/SCC、Kubernetes 資源不一樣
    • 若是混合雲架構，則有高機率會遇
    到雙邊網路受限，導致儲存或映像
    檔一邊連得到另一邊連不到
    • 通用建議
    • 兵家必爭之地：等待各平台出基於
    Velero 之搬遷工具
    • 自行手動修復
    GSLB
    SLB A SLB B
    Ingress A Ingress B
    Kubernetes
    v1.20
    Kubernetes
    v1.19
    Namespace: CNTUG
    Frontend
    Backend
    Namespace: CNTUG
    Backend
    Frontend
    Shared
    Storage
    Backup namespace/label
    Restore namespace/label
    Object
    Storage
    

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16. 結論：學 Velero 準沒錯
    • Velero 已成為現代 Kubernetes 資源備份還原最佳的選擇
    • 很多專業備份軟體廠商也是基於 Velero + Restic 為基礎提供企業級備份能力
    • 可評估各家 Cloud Provider 提供的 Kubernetes 跟別家的 Kubernetes API 相容性是否一致
    • 開放性思考
    • 基於基礎架構即代碼、Kubernetes 聲明式宣告及容器映像檔不可變動之三大當代雲原生平
    台特性之下，加上現代微服務迭代更新速度較過往快速，為何還需要備份這堆資源？ 重新
    部署不就得了？
    

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17. Thank You
    

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