k8s之Snapshots 详解
Kubernetes Volume Snapshots 详解
在Kubernetes中，Volume Snapshots（卷快照） 是一项关键的存储功能，用于创建持久卷（PV）的时间点副本。这一特性通过CSI（容器存储接口） 实现，并引入了一组新的API资源来管理快照生命周期。本文将详细讲解Kubernetes中的Volume Snapshots相关概念、工作原理及使用方法。
一、核心概念与API资源
1. 卷快照相关资源
Kubernetes通过以下CRD（自定义资源定义）管理卷快照：
① VolumeSnapshotClass
类似于StorageClass，定义了创建快照的存储后端配置和删除策略。
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
name: csi-snapshot-class
driver: ebs.csi.aws.com # CSI驱动名称
deletionPolicy: Delete # 当Snapshot删除时，后端快照也删除
parameters:
# 特定于驱动的参数（如备份位置、加密等）
② VolumeSnapshot
用户创建的快照请求，指向一个现有的PVC（PersistentVolumeClaim）。
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
name: my-pvc-snapshot
spec:
volumeSnapshotClassName: csi-snapshot-class
source:
persistentVolumeClaimName: my-pvc # 要快照的PVC名称
③ VolumeSnapshotContent
由系统自动创建的实际快照内容，类似于PV与PVC的关系。
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotContent
metadata:
name: snapcontent-xyz
spec:
volumeSnapshotClassName: csi-snapshot-class
volumeSnapshotRef:
name: my-pvc-snapshot # 关联的VolumeSnapshot
namespace: default
source:
snapshotHandle: aws://us-west-2/snap-12345 # 存储后端的快照ID
status:
readyToUse: true
restoreSize: 10Gi
2. CSI 与卷快照
CSI（容器存储接口）：是Kubernetes与存储系统的标准接口，支持快照功能的CSI驱动需实现以下接口：
CreateSnapshot：创建卷快照DeleteSnapshot：删除卷快照ListSnapshots：列出快照DescribeSnapshot：获取快照信息
必备组件：
CSI Driver：如AWS EBS CSI Driver、Ceph CSI等external-snapshotter：Kubernetes官方提供的Sidecar组件，监听VolumeSnapshot资源并调用CSI驱动的快照接口
二、卷快照工作流程
1. 创建快照流程
sequenceDiagram
participant 用户
participant API Server
participant VolumeSnapshotController
participant CSI external-snapshotter
participant CSI Driver
participant 存储后端
用户->>API Server: 创建VolumeSnapshot资源
API Server->>VolumeSnapshotController: 触发控制器
VolumeSnapshotController->>CSI external-snapshotter: 调用CreateSnapshot
CSI external-snapshotter->>CSI Driver: gRPC请求CreateSnapshot
CSI Driver->>存储后端: 创建实际快照
存储后端-->>CSI Driver: 返回快照ID
CSI Driver-->>CSI external-snapshotter: 返回成功
CSI external-snapshotter->>API Server: 创建VolumeSnapshotContent
API Server->>VolumeSnapshot: 更新状态为Ready
2. 从快照恢复卷流程
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: restored-pvc
spec:
storageClassName: ebs-sc
dataSource: # 从快照恢复
name: my-pvc-snapshot
kind: VolumeSnapshot
apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 10Gi
三、关键功能与应用场景
1. 备份与恢复
自动化备份：结合CronJob定期创建VolumeSnapshot灾难恢复：通过dataSource字段从快照恢复PVC
spec:
dataSource:
name: my-snapshot
kind: VolumeSnapshot
apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
2. 测试与开发
克隆生产数据：基于生产环境的卷快照创建测试环境版本回滚：应用升级失败时恢复到之前的状态
3. 数据迁移
跨集群迁移：将快照复制到目标集群并恢复存储类型转换：例如从AWS EBS迁移到GCE PD
四、配置与使用示例
1. 启用卷快照功能
安装Snapshot CRDs：
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter/raw/v6.2.1/client/config/crd/snapshot.storage.k8s.io_volumesnapshotclasses.yaml
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter/raw/v6.2.1/client/config/crd/snapshot.storage.k8s.io_volumesnapshots.yaml
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter/raw/v6.2.1/client/config/crd/snapshot.storage.k8s.io_volumesnapshotcontents.yaml
部署external-snapshotter：
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter/raw/v6.2.1/deploy/kubernetes/snapshot-controller/rbac-snapshot-controller.yaml
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter/raw/v6.2.1/deploy/kubernetes/snapshot-controller/setup-snapshot-controller.yaml
配置支持快照的CSI驱动（以AWS EBS为例）：
helm install aws-ebs-csi-driver aws-ebs-csi-driver/aws-ebs-csi-driver \
--namespace kube-system \
--set enableVolumeScheduling=true \
--set enableVolumeResizing=true \
--set enableVolumeSnapshot=true
2. 创建快照示例
定义VolumeSnapshotClass：
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
name: ebs-snapshot-class
driver: ebs.csi.aws.com
deletionPolicy: Retain # 保留后端快照
创建VolumeSnapshot：
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
name: my-ebs-snapshot
spec:
volumeSnapshotClassName: ebs-snapshot-class
source:
persistentVolumeClaimName: my-ebs-pvc
验证快照状态：
kubectl get volumesnapshot my-ebs-snapshot
kubectl get volumesnapshotcontent
3. 从快照恢复PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: restored-pvc
spec:
storageClassName: ebs-sc
dataSource:
name: my-ebs-snapshot
kind: VolumeSnapshot
apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 10Gi
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