Kubernetes探秘—etcd状态数据及其备份

时间 2019-11-09

标签 kubernetes 探秘 etcd 状态数据及其备份繁體版

原文原文链接

Kubernetes使用etcd来存储集群的实时运行数据（如节点状态信息），而其它pod都是无状态的、能够根据负载调度，在多个节点（node）间进行漂移。etcd自己是能够部署为无中心的多节点互备集群，从而消除整个集群的单一故障点。在kubeadm的缺省部署下，只在master上运行一个etcd实例（etcd-xxx），可使用kubectl get pod -n kube-system 查看运行状态。html

参考：Kubernetes集群的主节点备份与恢复

一、查看etcd服务容器信息

下面咱们来探索一下kubernetes的etcd实例究竟是如何实现和管理的。在kubernetes的master节点上输入：node

kubectl describe pod/etcd-podc01 -n kube-system > etcd.txt

输出以下：docker

Name:               etcd-podc01
Namespace:          kube-system
Priority:           2000000000
PriorityClassName:  system-cluster-critical
Node:               podc01/10.1.1.181
Start Time:         Mon, 03 Dec 2018 10:42:05 +0800
Labels:             component=etcd
                    tier=control-plane
Annotations:        kubernetes.io/config.hash: bcc0eea4c53f3b70d13b771ad88e31b7
                    kubernetes.io/config.mirror: bcc0eea4c53f3b70d13b771ad88e31b7
                    kubernetes.io/config.seen: 2018-12-05T11:05:31.8690622+08:00
                    kubernetes.io/config.source: file
                    scheduler.alpha.kubernetes.io/critical-pod: 
Status:             Running
IP:                 10.1.1.181
Containers:
  etcd:
    Container ID:  docker://8f301c91902a9399f144943013166a09dd0766a9b96c26fe2d8e335418a55cab
    Image:         k8s.gcr.io/etcd:3.2.24
    Image ID:      docker-pullable://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/openthings/k8s-gcr-io-etcd@sha256:7b073bdab8c52dc23dfb3e2101597d30304437869ad8c0b425301e96a066c408
    Port:          <none>
    Host Port:     <none>
    Command:
      etcd
      --advertise-client-urls=https://127.0.0.1:2379
      --cert-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt
      --client-cert-auth=true
      --data-dir=/var/lib/etcd
      --initial-advertise-peer-urls=https://127.0.0.1:2380
      --initial-cluster=podc01=https://127.0.0.1:2380
      --key-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key
      --listen-client-urls=https://127.0.0.1:2379
      --listen-peer-urls=https://127.0.0.1:2380
      --name=podc01
      --peer-cert-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt
      --peer-client-cert-auth=true
      --peer-key-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key
      --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
      --snapshot-count=10000
      --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
    State:          Running
      Started:      Wed, 05 Dec 2018 11:05:35 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Liveness:       exec [/bin/sh -ec ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://[127.0.0.1]:2379 --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key get foo] delay=15s timeout=15s period=10s #success=1 #failure=8
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /etc/kubernetes/pki/etcd from etcd-certs (rw)
      /var/lib/etcd from etcd-data (rw)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True 
  Ready             True 
  ContainersReady   True 
  PodScheduled      True 
Volumes:
  etcd-data:
    Type:          HostPath (bare host directory volume)
    Path:          /var/lib/etcd
    HostPathType:  DirectoryOrCreate
  etcd-certs:
    Type:          HostPath (bare host directory volume)
    Path:          /etc/kubernetes/pki/etcd
    HostPathType:  DirectoryOrCreate
QoS Class:         BestEffort
Node-Selectors:    <none>
Tolerations:       :NoExecute
Events:            <none>

能够看到，etcd是使用的host-network网络，而后把系统参数和数据等都映射到了宿主机的目录（配置参数位于宿主机的/var/lib/etcd，证书文件位于/etc/kubernetes/pki/etcd）。数据库

二、查看etcd配置参数文件

在宿主机下输入 sudo ls -l /var/lib/etcd/member/snap 能够看到etcd服务所产生的快照文件，以下所示：api

supermap@podc01:~/openthings/kubernetes-tools/jupyter$ sudo ls -l /var/lib/etcd/member/snap
总用量 8924
-rw-r--r-- 1 root root     8160 12月  5 09:19 0000000000000005-00000000001fbdd0.snap
-rw-r--r-- 1 root root     8160 12月  5 10:37 0000000000000005-00000000001fe4e1.snap
-rw-r--r-- 1 root root     8508 12月  5 11:42 0000000000000006-0000000000200bf2.snap
-rw-r--r-- 1 root root     8509 12月  5 12:49 0000000000000006-0000000000203303.snap
-rw-r--r-- 1 root root     8509 12月  5 13:56 0000000000000006-0000000000205a14.snap
-rw------- 1 root root 24977408 12月  5 14:13 db

查看etcd的证书文件：网络

supermap@podc01:~/openthings/kubernetes-tools/jupyter$ ls -l /etc/kubernetes/pki/etcd
总用量 32
-rw-r--r-- 1 root root 1017 11月 23 10:08 ca.crt
-rw------- 1 root root 1679 11月 23 10:08 ca.key
-rw-r--r-- 1 root root 1094 11月 23 10:08 healthcheck-client.crt
-rw------- 1 root root 1679 11月 23 10:08 healthcheck-client.key
-rw-r--r-- 1 root root 1127 11月 23 10:08 peer.crt
-rw------- 1 root root 1679 11月 23 10:08 peer.key
-rw-r--r-- 1 root root 1119 11月 23 10:08 server.crt
-rw------- 1 root root 1675 11月 23 10:08 server.key

这些文件和从Kubernetes的pod命令行进去看到的是彻底同样的（原本就是同一个目录）。app

三、直接访问etcd的服务

下一步，咱们来链接到这个实例，查看具体的运行信息。ui

首先，安装etcd-client，这是etcd的独立客户端。url

sudo apt  install etcd-client

而后，链接到etcd实例（endpoints为上面所显示的地址参数：advertise-client-urls）：spa

sudo etcdctl --endpoints https://127.0.0.1:2379 --cert-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key --ca-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt member list

注意：由于kubernetes集群使用https，所以须要指定--cert-file、--key-file和--ca-file三个参数，参数文件都位于 /etc/kubernetes/pki/etcd目录下。

我这里的输出为：

a874c87fd42044f: name=podc01 peerURLs=https://127.0.0.1:2380 clientURLs=https://127.0.0.1:2379 isLeader=true

能够照此输入其余命令，来访问由kubernetes所启动的实例（实际运行时由kubelet服务控制）。

四、备份与恢复

知道了上面的秘密，备份etcd 就不难了。有三个办法：

能够直接备份/etc/kubernetes/pki/etcd和/var/lib/etcd下的文件内容。
- 对于多节点的etcd服务，不能使用直接备份和恢复目录文件的方法。
- 备份以前先使用docker stop中止相应的服务，而后再启动便可。
  - 若是中止etcd服务，备份过程当中服务会中断。
- 缺省配置状况下，每隔10000次改变，etcd将会产生一个snap。
  - 若是只备份/var/lib/etcd/member/snap下的文件，不须要中止服务。
经过etcd-client客户端备份。以下(注意，snapshot是在API3里支持的，cert/key/cacert 三个参数名称与API2的命令不一样)：

sudo ETCDCTL_API=3 etcdctl snapshot save "/home/supermap/k8s-backup/data/etcd-snapshot/$(date +%Y%m%d_%H%M%S)_snapshot.db" --endpoints=127.0.0.1:2379 --cert="/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt" --key="/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key" --cacert="/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt"

使用kubernetes的cronjob实现按期自动化备份。
- 参考：Kubernetes中使用CronJob定时备份etcd集群数据

使用kubernetes的cronjob实现按期自动化备份须要对images和启动参数有一些调整，我修改后的yaml文件以下：

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: etcd-disaster-recovery
  namespace: cronjob
spec:
 schedule: "0 22 * * *"
 jobTemplate:
  spec:
    template:
      metadata:
       labels:
        app: etcd-disaster-recovery
      spec:
        affinity:
          nodeAffinity:
            requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
                  nodeSelectorTerms:
                  - matchExpressions:
                    - key: kubernetes.io/hostname
                      operator: In
                      values:
                      - podc01
        containers:
        - name: etcd
          image: k8s.gcr.io/etcd:3.2.24
          imagePullPolicy: "IfNotPresent"
          command:
          - sh
          - -c
          - "export ETCDCTL_API=3; \
             etcdctl --endpoints=$ENDPOINT \
             --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt \
             --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key \
             --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
             snapshot save /snapshot/$(date +%Y%m%d_%H%M%S)_snapshot.db; \
             echo etcd backup success"
          env:
          - name: ENDPOINT
            value: "https://127.0.0.1:2379"
          volumeMounts:
            - mountPath: "/etc/kubernetes/pki/etcd"
              name: etcd-certs
            - mountPath: "/var/lib/etcd"
              name: etcd-data
            - mountPath: "/snapshot"
              name: snapshot
              subPath: data/etcd-snapshot
            - mountPath: /etc/localtime
              name: lt-config
            - mountPath: /etc/timezone
              name: tz-config
        restartPolicy: OnFailure
        volumes:
          - name: etcd-certs
            hostPath:
              path: /etc/kubernetes/pki/etcd
          - name: etcd-data
            hostPath:
              path: /var/lib/etcd
          - name: snapshot
            hostPath:
              path: /home/supermap/k8s-backup
          - name: lt-config
            hostPath:
              path: /etc/localtime
          - name: tz-config
            hostPath:
              path: /etc/timezone
        hostNetwork: true

除此以外，这样Kubernetes的etcd主数据库就备份完成了。

不过，完整地备份和恢复kubernetes集群还须要一些其它的操做，对于每个运行的应用都还须要执行单独的备份操做。

参考：Kubernetes集群的主节点备份与恢复

五、更多参考内容

参见下面的其它文档。