Volume snapshots là gì? Tổng quan về Volume snapshots

Volume snapshots là bản sao lưu nhanh trạng thái dữ liệu của volume tại một thời điểm, giúp khôi phục dữ liệu hoặc rollback khi xảy ra sự cố. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ về khái niệm, lợi ích, cũng như cách triển khai và sử dụng volume snapshots trên Kubernetes cho việc bảo vệ dữ liệu hiệu quả.

Những điểm chính

1. Khái niệm Volume snapshots: Hiểu rõ Volume Snapshots là bản sao lưu trạng thái của dữ liệu trong một volume tại một thời điểm cụ thể, giúp phục hồi dữ liệu nhanh chóng khi xảy ra lỗi hoặc sự cố hệ thống.
2. Lợi ích khi sử dụng: Nắm được các giá trị chính của Volume snapshot như sao lưu chủ động và bảo vệ dữ liệu, giúp nhận thức tầm quan trọng của công nghệ này trong việc xây dựng kế hoạch phục hồi sau thảm họa.
3. Các cách tạo Volume snapshot: Biết được hai phương pháp tạo snapshot là tĩnh (pre-provisioned) và động (dynamic), giúp lựa chọn cách tiếp cận phù hợp với quy trình quản lý và nhu cầu sử dụng.
4. Cơ chế hoạt động: Hiểu rõ các cơ chế cốt lõi như binding, bảo vệ nguồn và chính sách xóa, giúp vận hành và quản lý vòng đời của snapshot một cách an toàn và hiệu quả.
5. Cấu trúc Volume snapshot: Nắm được cấu trúc của một đối tượng Volume snapshot qua các ví dụ, giúp tự tin cấu hình và định nghĩa snapshot cho các loại provisioning khác nhau.
6. Hướng dẫn triển khai: Nắm vững các bước triển khai Volume snapshot trong Kubernetes, từ cài đặt CRD đến tạo VolumeSnapshotClass và Volume  snapshot, giúp áp dụng vào thực tế để bảo vệ dữ liệu.
7. Lưu ý khi triển khai: Biết được các yêu cầu và điều kiện cần thiết như CSI driver và CRD, giúp tránh các lỗi phổ biến và đảm bảo quá trình triển khai diễn ra suôn sẻ.

• Biết thêm Vietnix: Tìm hiểu về Enterprise Cloud của Vietnix, giúp có thêm lựa chọn để triển khai Kubernetes linh hoạt.

1. Câu hỏi thường gặp: Được giải đáp các thắc mắc phổ biến về Volume snapshot giúp làm rõ các khái niệm, khắc phục lỗi và hiểu rõ hơn về cách hoạt động trên các nền tảng khác nhau.

Volume snapshots là gì?

Volume snapshots là bản sao lưu tức thời trạng thái dữ liệu của một volume lưu trữ trên Kubernetes tại thời điểm cụ thể. Volume snapshots cho phép sao lưu, khôi phục dữ liệu nhanh chóng mà không cần tạo mới toàn bộ volume. Volume snapshots chỉ dùng với storage hỗ trợ CSI driver và thường dùng để backup trước khi xử lý dữ liệu quan trọng.

VolumeSnapshotContent là gì?

VolumeSnapshotContent đại diện cho tài nguyên snapshot thực sự được lưu trữ tại backend storage, chứa đầy đủ thông tin nhận diện, trạng thái cũng như các tham số cấu hình của snapshot. Đây là đối tượng được tạo ra bởi quản trị viên hoặc hệ thống để ghi nhận lại dữ liệu của một volume tại một thời điểm cụ thể, đảm bảo khả năng phục hồi khi cần thiết, nhất là trong các tình huống mất mát hoặc lỗi dữ liệu.

Lợi ích khi sử dụng Volume snapshot trong Kubernetes

Volume Snapshot mang lại nhiều giá trị thực tiễn trong quá trình vận hành và bảo vệ dữ liệu trên Kubernetes. Dưới đây là những lợi ích nổi bật khi áp dụng cơ chế này:

• Khôi phục dữ liệu nhanh: Snapshot cho phép phục hồi volume về trạng thái trước đó chỉ trong vài giây đến vài phút, nhanh hơn rất nhiều so với backup truyền thống, giúp giảm thiểu downtime khi xảy ra sự cố.
• Bảo vệ dữ liệu hiệu quả: Hạn chế rủi ro mất dữ liệu do xóa nhầm, lỗi ứng dụng hoặc sai cấu hình hệ thống bằng cách tạo bản chụp nhanh trước các thay đổi quan trọng.
• Linh hoạt cho Testing/Staging: Dễ dàng clone dữ liệu hiện có để tạo môi trường test, staging hoặc phục vụ phân tích, báo cáo mà không ảnh hưởng đến dữ liệu production.
• Tiết kiệm dung lượng lưu trữ: Snapshot thường chỉ ghi nhận phần dữ liệu thay đổi (delta), giúp tối ưu không gian lưu trữ so với sao lưu toàn bộ.
• Đảm bảo tính nhất quán dữ liệu: Hỗ trợ snapshot đồng bộ với ứng dụng, đặc biệt quan trọng với cơ sở dữ liệu, giúp dữ liệu không bị lỗi khi khôi phục.
• Dễ tự động hóa qua API: Kubernetes cung cấp các API chuẩn như VolumeSnapshot, VolumeSnapshotContent và VolumeSnapshotClass, cho phép quản lý, sao lưu và khôi phục dữ liệu linh hoạt thông qua YAML hoặc hệ thống CI/CD.

Các cách tạo Volume snapshot

Có 2 cách để tạo Volume snapshot, bao gồm:

• Tạo tĩnh (pre-provisioned): Quản trị viên tạo sẵn nhiều VolumeSnapshotContent để phục vụ nhu cầu sử dụng của người dùng.
• Tạo động (dynamic): Người dùng tự động yêu cầu tạo snapshot mới từ PersistentVolumeClaim, các thông số sẽ khai báo qua VolumeSnapshotClass.

Những cơ chế trong Volume snapshot

Cơ chế binding giữa Snapshot và Content

Snapshot controller chịu trách nhiệm tự động ghép nối từng VolumeSnapshot với một VolumeSnapshotContent phù hợp. Phép nối này luôn là 1-1, đảm bảo đồng nhất dữ liệu.

Bảo vệ nguồn tạo snapshot

Khi một PersistentVolumeClaim đang dùng để tạo snapshot, tài nguyên này sẽ không bị xóa ngay lập tức dù có yêu cầu. PersistentVolumeClaim chỉ giải phóng khi snapshot thành công hoặc thất bại, đảm bảo an toàn dữ liệu.

Chính sách xóa Volume snapshot

Khi người dùng xóa một Volume snapshot, hệ thống áp dụng chính sách DeletionPolicy:

• Nếu là Delete: Xóa cả snapshot thực tế và VolumeSnapshotContent.
• Nếu là Retain: Giữ lại snapshot và VolumeSnapshotContent để dùng lại khi cần.

Cấu trúc Volume snapshot

Mỗi đối tượng VolumeSnapshot sẽ có hai thành phần chính: spec (định nghĩa/tham số) và status (trạng thái). Ví dụ tạo Volume snapshot cho dynamic provisioning:

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

Trong đó:

• persistentVolumeClaimName: Là tên của PersistentVolumeClaim (PVC) mà bạn muốn tạo snapshot. Trường này bắt buộc khi bạn tạo snapshot động từ một PVC hiện có.
• volumeSnapshotClassName: Xác định class của snapshot và đặt theo cấu hình của từng loại storage. Nếu để trống, hệ thống sẽ dùng class mặc định (nếu có).

Ví dụ khai báo với pre-provisioned:

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

Trong đó:

• volumeSnapshotContentName: Tên của VolumeSnapshotContent đã được quản trị viên tạo sẵn. Trường này là bắt buộc với kiểu pre-provisioned.

Hướng dẫn cách triển khai Volume snapshot trong Kubernetes

Để triển khai Volume snapshot trên Kubernetes, bạn cần thực hiện các bước sau:

Bước 1: Kiểm tra và cài đặt Custom Resource Definitions

Đầu tiên, bạn kiểm tra xem các Custom Resource Definitions gồm: Volume snapshot, VolumeSnapshotContent và VolumeSnapshotClass đã có trong cụm Kubernetes chưa bằng lệnh:

kubectl get crd | grep snapshot

Nếu chưa có, bạn cần tải các tệp YAML định nghĩa Custom Resource Definitions phù hợp với storage driver mà bạn sử dụng (ví dụ Longhorn). Bạn cần tham khảo tài liệu từ nhà cung cấp để lấy đúng phiên bản và thực hiện cài đặt bằng lệnh:

kubectl apply -f [đường dẫn tới file YAML CRD]

Ví dụ: kubectl apply -k "github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter/client/config/crd?ref=v8.4.0"

Bước 2: Tạo VolumeSnapshotClass

Bạn cần tạo file YAML cấu hình cho VolumeSnapshotClass, ví dụ:

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
  name: cinder-snapclass
driver: cinder.csi.openstack.org # Driver tương ứng
deletionPolicy: Delete

Bạn cần đưa thông tin về driver tương thích với storage backend. Bạn cũng cần khai báo deletionPolicy (Delete hoặc Retain). Áp dụng file bằng lệnh:

kubectl apply -f [volume-snapshotclass.yaml]

Bước 3: Tạo Volume snapshot

Bạn cần tạo file YAML cho VolumeSnapshot, ví dụ:

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

Trong phần source, bạn cần chỉ rõ:

• persistentVolumeClaimName là tên PVC cần snapshot.
• Trong volumeSnapshotClassName, bạn chỉ định tên class đã tạo ở bước 2.

Sau đó, bạn cần hoàn thành cấu hình bằng lệnh:

kubectl apply -f [volume-snapshot.yaml]

Sau khi thực hiện các bước trên, quá trình tạo snapshot bắt đầu. Bạn có thể kiểm tra trạng thái và thông tin snapshot qua lệnh:

kubectl get volumesnapshot
kubectl describe volumesnapshot [tên-snapshot]

Những lưu ý khi triển khai Volume snapshot trong Kubernetes

Khi sử dụng Volume Snapshots, người dùng cần nắm rõ các điểm sau:

• Các đối tượng API như VolumeSnapshot, VolumeSnapshotContent và VolumeSnapshotClass đều là CRD, không thuộc API lõi của Kubernetes.
• Tính năng Volume snapshot chỉ hoạt động với các loại storage dùng CSI driver.
• Để triển khai, bạn cần cài đặt snapshot controller trên control plane cùng sidecar csi-snapshotter bên cạnh CSI driver.
• Webhook xác thực cũng cần được cài đặt nhằm đảm bảo tính nhất quán và hợp lệ cho snapshot, thường được Kubernetes distro cài cùng controller và CRD (không phải CSI driver).
• Không phải mọi CSI driver đều hỗ trợ snapshot. Các driver hỗ trợ sẽ sử dụng csi-snapshotter, bạn cần xem tài liệu từng loại driver để biết chi tiết.

Triển khai Kubernetes linh hoạt với Vietnix Enterprise Cloud

Để tận dụng hiệu quả Volume Snapshot cũng như các tính năng nâng cao của Kubernetes trong thực tế, việc lựa chọn một nền tảng hạ tầng ổn định và sẵn sàng là yếu tố then chốt.

Enterprise Cloud của Vietnix cung cấp môi trường Kubernetes được tích hợp sẵn, giúp doanh nghiệp triển khai, quản trị và mở rộng ứng dụng nhanh chóng mà không cần tự xây dựng hạ tầng phức tạp từ đầu. Hệ thống được tối ưu về hiệu năng, bảo mật và khả năng mở rộng, phù hợp cho cả môi trường production lẫn staging, đồng thời hỗ trợ kỹ thuật 24/7 giúp bạn yên tâm vận hành các workload quan trọng trên Kubernetes.

Thông tin liên hệ:

• Website: https://vietnix.vn/
• Hotline: 1800 1093
• Email: sales@vietnix.com.vn
• Địa chỉ: 265 Hồng Lạc, Phường Bảy Hiền, Thành Phố Hồ Chí Minh

Volume snapshots không chỉ là giải pháp backup đơn thuần mà còn là công cụ bảo vệ dữ liệu mạnh mẽ, linh hoạt dành cho các môi trường Kubernetes hiện đại. Việc tận dụng Volume snapshots sẽ giúp doanh nghiệp chủ động ứng phó với rủi ro, tối ưu vận hành và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn dữ liệu.