Kubernetes 1.20：Kubernetes卷快照提升到GA

你填了吗？2020年CNCF中国云原生问卷

问卷链接（https://www.wjx.cn/jq/9714648...）

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作者：Xing Yang, VMware & Xiangqian Yu, Google

Kubernetes卷快照特性现在在Kubernetes v1.20中是GA。它在Kubernetes v1.12中以alpha的形式引入，随后在Kubernetes v1.13中进行了第二次alpha，并在Kubernetes 1.17中升级为beta版本。这篇博客总结了从beta版到GA版的变化。

什么是卷快照？

许多存储系统（如谷歌云持久磁盘、Amazon弹性块存储和许多内部存储系统）都提供了创建持久卷的“快照”的能力。快照表示卷的时间点副本。快照可以用于重新生成新卷（用快照数据预填充），也可以用于将现有卷恢复到以前的状态（由快照表示）。

为什么要向Kubernetes添加卷快照？

Kubernetes的目标是在分布式应用程序和底层集群之间创建一个抽象层，以便应用程序可以不知道它们运行的集群的具体情况，并且应用程序部署不需要“特定于集群的”知识。

Kubernetes Storage SIG将快照操作识别为许多有状态工作负载的关键功能。例如，数据库管理员可能希望在启动数据库操作之前快照数据库的卷。

通过提供在Kubernetes中触发卷快照操作的标准方法，该特性允许Kubernetes用户以可移植的方式在任何Kubernetes环境中合并快照操作，而不管底层存储是什么。

此外，这些Kubernetes快照特性/原语（primitive）充当基本构建块，释放了为Kubernetes开发高级企业级存储管理特性（包括应用程序或集群级备份解决方案）的能力。

beta之后有什么新特性吗？

随着卷快照提升到GA，该特性在标准Kubernetes部署中默认启用，并且不能关闭。

已经对该特性进行了许多增强，以提高其质量并使其达到生产级。

• 卷快照API和客户端库被移动到单独的Go模块。
• 添加了快照验证webhook来对卷快照对象执行必要的验证。更多细节可以在卷快照验证Webhook Kubernetes增强建议中找到。
• 与验证webhook一起，卷快照控制器将开始标记已经存在的无效快照对象。这允许用户识别、删除任何无效对象，并纠正他们的工作流。一旦API切换到v1类型，这些无效对象将不能从系统中删除。
• 为了更好地了解快照特性是如何执行的，在卷快照控制器中添加了一组初始操作指标。
• 还有更多（在GCP上运行的）端到端测试，可以在真正的Kubernetes集群中验证该特性。引入了压力测试（基于谷歌持久磁盘和hostPath CSI驱动程序）来测试系统的健壮性。

除了引入了更严格的验证之外，v1beta1和v1 Kubernetes卷快照API之间没有任何区别。在这个版本中（使用Kubernetes 1.20），提供了v1和v1beta1，而存储的API版本仍然是v1beta1。未来的版本将把存储的版本切换到v1，并逐渐删除对v1beta1的支持。

哪些CSI驱动程序支持卷快照？

快照只支持CSI驱动程序，不支持树内或FlexVolume驱动程序。确保集群上部署的CSI驱动程序实现了快照接口。有关更多信息，请参见Kubernetes GA的容器存储接口（CSI）。

目前有50多个CSI驱动程序支持卷快照特性。GCE持久磁盘CSI驱动程序已经通过了从卷快照beta升级到GA的测试。对其他CSI驱动程序的GA级支持应该很快就可以使用了。

谁使用卷快照构建产品？

在本博客发布之时，以下来自Kubernetes数据保护工作组的参与者正在使用Kubernetes卷快照构建产品或已经构建了产品。

• Dell-EMC: PowerProtect
• Druva
• Kasten K10
• Pure Storage (Pure Service Orchestrator)
• Red Hat OpenShift Container Storage
• TrilioVault for Kubernetes
• Velero plugin for CSI

如何部署卷快照？

卷快照功能包含以下组件：

• Kubernetes Volume Snapshot CRDs
• Volume snapshot controller
• Snapshot validation webhook
• CSI Driver along with CSI Snapshotter sidecar

强烈建议Kubernetes发行商捆绑并部署卷快照控制器、CRD和验证webhook，作为Kubernetes集群管理进程的一部分（独立于任何CSI驱动程序）。

警告：快照验证webhook在从使用v1beta1平稳过渡到使用v1 API时起着关键作用。如果不安装快照验证webhook，就不可能阻止无效卷快照对象的创建/更新，这反过来会阻止无效卷快照对象在未来的升级中被删除。

如果你的集群没有预先安装正确的组件，你可以手动安装它们。详见CSI Snapshotter README。

如何使用卷快照？

假设所有必需的组件（包括CSI驱动程序）已经部署并运行在集群上，你可以使用VolumeSnapshot API对象创建卷快照，或者通过在PVC上指定VolumeSnapshot数据源，使用现有的VolumeSnapshot来恢复PVC。有关更多细节，请参阅卷快照文档。

注意：Kubernetes Snapshot API不提供任何应用程序一致性保证。在手动或使用更高级别的API/控制器进行快照之前，你必须准备好你的应用程序（暂停应用程序，冻结文件系统等等）。

动态创建卷快照

要动态创建卷快照，首先创建一个VolumeSnapshotClass API对象。

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
 name: test-snapclass
driver: testdriver.csi.k8s.io
deletionPolicy: Delete
parameters:
 csi.storage.k8s.io/snapshotter-secret-name: mysecret
 csi.storage.k8s.io/snapshotter-secret-namespace: mysecretnamespace

然后通过指定卷快照类从PVC创建一个VolumeSnapshot API对象。

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
 name: test-snapshot
 namespace: ns1
spec:
 volumeSnapshotClassName: test-snapclass
 source:
 persistentVolumeClaimName: test-pvc

使用Kubernetes导入现有卷快照

要将预先存在的卷快照导入Kubernetes，请首先手动创建一个VolumeSnapshotContent对象。

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotContent
metadata:
 name: test-content
spec:
 deletionPolicy: Delete
 driver: testdriver.csi.k8s.io
 source:
 snapshotHandle: 7bdd0de3-xxx
 volumeSnapshotRef:
 name: test-snapshot
 namespace: default

然后创建一个指向VolumeSnapshotContent对象的VolumeSnapshot对象。

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
 name: test-snapshot
spec:
 source:
 volumeSnapshotContentName: test-content

从快照创建新卷

绑定并准备就绪的VolumeSnapshot对象可用于通过快照数据预先填充的数据创建新卷，如下所示：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
 name: pvc-restore
 namespace: demo-namespace
spec:
 storageClassName: test-storageclass
 dataSource:
 name: test-snapshot
 kind: VolumeSnapshot
 apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
 accessModes:
 - ReadWriteOnce
 resources:
 requests:
 storage: 1Gi

如何在CSI驱动程序中添加对快照的支持？

有关如何在CSI驱动程序中实现快照特性的更多细节，请参阅CSI规范和Kubernetes-CSI驱动程序开发指南。

有什么限制？

Kubernetes卷快照的GA实现有以下限制：

• 不支持将现有PVC恢复到快照所表示的早期状态（只支持从快照中创建新卷）。

如何学习更多？

快照API和控制器的代码存储库在这里：
https://github.com/kubernetes...

查看快照特性的其他文档：
http://k8s.io/docs/concepts/s...
https://kubernetes-csi.github...

如何参与？

这个项目，像所有的Kubernetes一样，是许多来自不同背景的贡献者共同努力的结果。

我们对在过去的几个季度里帮助GA实现该项目的贡献者表示非常感谢。我们要感谢Saad Ali、Michelle Au、Tim Hockin和Jordan Liggitt对设计的深刻见解和透彻考虑；感谢Andi Li在增加快照验证Webhook的支持方面所做的工作；感谢Grant Griffiths对实施指标支持 在快照控制器中并在验证Webhook中处理密码轮换；感谢Chris Henzie、Raunak Shah和Manohar Reddy编写了关键的e2e测试以满足升级的可伸缩性和稳定性要求；感谢Kartik Sharma将快照API和客户端库迁移到了 单独的go模块；并感谢Raunak Shah和Prafull Ladha在从Beta到GA的升级测试中所提供的帮助。

还有很多人帮助将快照功能从beta版本提升到GA版本。我们要感谢为这一努力作出贡献的每一个人：

• Andi Li
• Ben Swartzlander
• Chris Henzie
• Christian Huffman
• Grant Griffiths
• Humble Devassy Chirammal
• Jan Šafránek
• Jiawei Wang
• Jing Xu
• Jordan Liggitt
• Kartik Sharma
• Madhu Rajanna
• Manohar Reddy
• Michelle Au
• Patrick Ohly
• Prafull Ladha
• Prateek Pandey
• Raunak Shah
• Saad Ali
• Saikat Roychowdhury
• Tim Hockin
• Xiangqian Yu
• Xing Yang
• Zhu Can

对于那些有兴趣参与CSI或Kubernetes存储系统的任何部分的设计和开发的人，加入Kubernetes存储特别兴趣组（SIG）。我们正在快速发展，欢迎新的贡献者。

我们亦定期举行保障资料工作小组会议。欢迎新参会者加入讨论。

点击阅读网站原文。

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