Hogyan készítsünk megbízható mentéseket egy Kubernetes fürtről

A felhőalapú alkalmazásfejlesztés világában a Kubernetes vált a konténerizált alkalmazások de facto orchestratorává. Robusztus, skálázható és rugalmas, de mint minden komplex rendszer, a Kubernetes fürt is igényli a gondos odafigyelést, különösen, ami az adatok biztonságát illeti. Sokan azt gondolják, hogy a Kubernetes alapvetően ellenálló a hibákkal szemben, hiszen képes a kiesett konténereket és podokat automatikusan újraindítani. Ez igaz, azonban az adatok elvesztése elleni védelemről nekünk kell gondoskodnunk. Egy jól átgondolt és megbízható mentési stratégia elengedhetetlen a katasztrófa-helyreállítás és az üzletmenet folytonosságának biztosításához.

Ebben a cikkben részletesen bemutatjuk, hogyan készíthetünk átfogó és megbízható Kubernetes mentéseket, kitérve a legfontosabb komponensekre, a bevált stratégiákra és a rendelkezésre álló eszközökre. Célunk, hogy megvilágítsuk a mentés fontosságát és gyakorlati útmutatót adjunk ahhoz, hogy a fürtünk és adataink biztonságban legyenek, bármilyen váratlan esemény is történjen.

Bevezetés: Miért létfontosságú a Kubernetes mentés?

Kezdjük az alapoknál: miért van egyáltalán szükség mentésre egy Kubernetes fürt esetében? A konténerek természetüknél fogva efemer jellegűek – jönnek és mennek. A Kubernetes automatikusan képes a kiesett podokat újraindítani, vagy új példányokat indítani, ha egy node meghibásodik. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az alkalmazásokhoz kapcsolódó adatok is automatikusan biztonságban vannak. A valódi kihívást a állapottartó alkalmazások (stateful applications) jelentik, amelyek adatbázisokat, üzenetsorokat vagy fájlrendszereket használnak. Ha egy ilyen alkalmazás adatait tároló perzisztens kötet megsérül vagy elveszik, az súlyos következményekkel járhat. Emellett a fürt teljes konfigurációja, azaz az összes telepített objektum definíciója is felbecsülhetetlen értékű. Egy véletlen törlés, egy hibás konfigurációs változtatás, vagy egy teljes fürt meghibásodása esetén csak egy friss mentés képes garantálni a gyors helyreállítást. Egy robusztus katasztrófa-helyreállítási (Disaster Recovery – DR) terv alapköve a megbízható mentés.

Mit mentsünk egy Kubernetes fürtről? A réteges megközelítés

Egy Kubernetes fürt nem egy monolitikus entitás, hanem sok, egymással összefüggő komponens összessége. Ahhoz, hogy teljes értékű mentést készítsünk, több réteget is figyelembe kell vennünk:

1. Az Etcd adatbázis: A fürtrózene agya

Az Etcd a Kubernetes agya. Ez egy elosztott kulcs-érték adatbázis, amely az összes fürtállapotot tárolja, beleértve a podok, szolgáltatások, konfigurációs adatok, titkok és minden egyéb Kubernetes objektum definícióját. Az Etcd elvesztése gyakorlatilag a teljes fürt elvesztését jelenti. Ezért az Etcd adatbázisról való rendszeres mentés a legkritikusabb feladat.

`etcdctl snapshot save` paranccsal: Ez a legközvetlenebb módja az Etcd mentésének. Az `etcdctl` CLI eszköz segítségével a futó Etcd példányról készíthetünk snapshotot egy fájlba. Ezt a folyamatot rendszeres időközönként automatizálni kell (pl. cron jobbal), és a mentési fájlokat biztonságos, külső tárolóba kell mozgatni.
Operator-alapú mentések: Egyes Kubernetes disztribúciók vagy harmadik féltől származó operátorok (pl. Etcd Operator) automatizálják az Etcd mentését és visszaállítását. Ezek gyakran jobban integráltak és kényelmesebbek.
Felhőszolgáltatók által kezelt Etcd: Olyan szolgáltatások, mint az Amazon EKS, Google GKE vagy Azure AKS, általában gondoskodnak az Etcd alapszintű mentéséről és redundanciájáról. Fontos azonban megérteni, hogy pontosan milyen garanciákat nyújtanak, és mik a helyreállítási lehetőségek. Előfordulhat, hogy magasabb szintű kontrollra van szükségünk, mint amit a felhőplatform alapból biztosít.

2. Perzisztens kötetek (PVs/PVCs): Az alkalmazások adatainak otthona

Az állapottartó alkalmazások (például adatbázisok, fájlmegosztások) a perzisztens kötetekre (Persistent Volumes, PVs) támaszkodnak az adatok tárolásához. Ezek a kötetek fizikailag az alapul szolgáló infrastruktúrán (pl. SAN, NAS, felhőblokk tároló) helyezkednek el. Ezen adatok mentése kulcsfontosságú.

Tárolószolgáltatói pillanatképek (Snapshots): Ha az alapul szolgáló tárolóinfrastruktúra (pl. felhőszolgáltatók blokktárolói, vagy vállalati SAN rendszerek) támogatja a pillanatképek készítését, ez az egyik leghatékonyabb módszer. A CSI (Container Storage Interface) illesztőprogramok lehetővé teszik a Kubernetes számára, hogy natívan interakcióba lépjen ezekkel a szolgáltatói funkciókkal, és létrehozzon VolumeSnapshot objektumokat. Ez egy gyors és erőforrás-hatékony módja a kötetek mentésének.
Alkalmazásszintű mentések: Bizonyos esetekben (pl. nagy adatbázisok) célszerűbb az alkalmazás saját mentési mechanizmusait használni (pl. adatbázis dumpok, replikáció). Ez garantálja az adatok konzisztenciáját, és lehetővé teszi a specifikus helyreállítási pontok elérését.
Fájlrendszer szintű mentés (Restic): Eszközök, mint a Velero (amiről alább bővebben írunk), képesek fájlrendszer szintű mentést is végezni a perzisztens köteteken lévő adatokról, még akkor is, ha az alapul szolgáló tároló nem támogatja a pillanatképeket. Ezt általában a Restic nevű eszköz segítségével valósítják meg.

3. Kubernetes objektumok és konfigurációk: A „receptkönyv”

Bár az Etcd tartalmazza ezeket az információkat, hasznos lehet a Kubernetes objektumok definícióit (Deployments, Services, ConfigMaps, Secrets, Custom Resource Definitions – CRD-k, RBAC szabályok stb.) külön kezelni. Ezek a YAML fájlok a fürünk „receptkönyvét” képezik.

GitOps megközelítés: Ez a modern és ajánlott módszer. A GitOps lényege, hogy a fürt teljes állapotát, az összes alkalmazásdefiníciót és konfigurációt Git repository-ban tároljuk. Egy CD (Continuous Delivery) eszköz, mint az Argo CD vagy Flux CD, folyamatosan figyeli ezt a repository-t, és szinkronizálja a fürt valós állapotát a Git-ben leírt kívánt állapottal. Ez nem csupán egy mentési mechanizmus, hanem a konfigurációkezelés alappillére is. Bármilyen véletlen törlés vagy módosítás könnyen visszaállítható a Git history-ból, és a fürt másodpercek alatt visszatérhet a kívánt állapotba.
`kubectl get -o yaml` parancsok: Egyedi objektumok kimenthetőek ezzel a paranccsal, de nagyobb fürtök esetén ez nem skálázható megoldás. Automatikus szkriptekkel azonban lehetséges az összes fontos objektum exportálása.

Mentési stratégiák és eszközök: A megoldások tárháza

Most, hogy tudjuk, mit kell menteni, nézzük meg, milyen eszközök és stratégiák segítenek ebben:

Velero: A nyílt forrású bajnok

A Velero (korábbi nevén Heptio Ark) a legnépszerűbb nyílt forrású eszköz a Kubernetes mentés és helyreállítás területén. Számos felhőszolgáltatóval és on-premise tárolóval kompatibilis, és rendkívül rugalmas. A Velero Kubernetes objektumok mentésére és perzisztens kötetek biztonsági mentésére egyarád alkalmas.

Hogyan működik? A Velero egy kontrollert futtat a Kubernetes fürtünkben. Ez a kontroller figyeli a `Backup` és `Restore` típusú Custom Resources-okat (CR-eket).
- Objektum mentés: Amikor elindítunk egy mentést, a Velero lekérdezi a Kubernetes API szervertől az összes (vagy a kijelölt) objektum definícióját, és ezeket egy tarball-ba tömörítve feltölti egy object storage-ba (pl. AWS S3, Azure Blob Storage, Google Cloud Storage).
- Perzisztens kötetek mentése:
  - Ha a mögöttes tároló támogatja a CSI `VolumeSnapshot` API-t, a Velero a tárolószolgáltató felé indít snapshot kéréseket. A pillanatképeket a tárolószolgáltató kezeli, a Velero pedig a snapshot metaadatait menti el.
  - Ha nincs CSI snapshot támogatás, a Velero használhatja a Restic-et. A Restic egy sidecar konténerként fut a mentendő pod mellett, és közvetlenül a pod fájlrendszeréről készít inkrementális, deduplikált mentéseket, amelyeket aztán az object storage-ba tölt fel.
Előnyök: Namespace-specifikus mentések, pre- és post-hook-ok (pl. adatbázis leállítása/indítása a mentés idejére), migrációs képességek (fürtök között is).

Kasten K10 és más enterprise megoldások

A Kasten K10 egy kereskedelmi, adatkezelési platform Kubernetes-hez, amely szélesebb körű funkcionalitást kínál, mint a puszta mentés. Tartalmazza a mentést, helyreállítást, migrációt, replikációt és az alkalmazások mobilitását. Beépített alkalmazásfelismeréssel és irányelvekkel rendelkezik, és számos tárolóval, adatbázissal és felhővel integrálódik. Ezek a megoldások általában gazdagabb felhasználói felületet, fokozott biztonságot és támogatást nyújtanak. Más gyártók (pl. Veeam Kasten, Portworx) is kínálnak hasonló enterprise szintű megoldásokat.

Felhőszolgáltatók saját megoldásai

A nagy felhőszolgáltatók (AWS, Azure, Google Cloud) folyamatosan fejlesztik saját mentési és katasztrófa-helyreállítási megoldásaikat a menedzselt Kubernetes szolgáltatásaikhoz (EKS, AKS, GKE). Ezek gyakran mélyen integráltak a felhőplatform egyéb szolgáltatásaival, és egyszerűbb kezelhetőséget kínálhatnak. Fontos azonban alaposan áttekinteni a korlátaikat és költségvonzataikat.

GitOps: A konfigurációk „mentési” paradigmája

Mint fentebb említettük, a GitOps nem csupán egy CI/CD stratégia, hanem egy rendkívül hatékony „mentési” módszer a fürtszintű konfigurációk és alkalmazásdefiníciók számára. Ha minden a Git-ben van tárolva, akkor bármikor újraépíthetjük a fürtünket a kívánt állapotban. Ez a megközelítés kiválóan kiegészíti a Velero-hoz hasonló eszközöket, amelyek az Etcd és a perzisztens kötetek adataira fókuszálnak.

A megbízható mentés kulcsa: Legjobb gyakorlatok és szempontok

Egy mentési stratégia csak akkor igazán megbízható, ha figyelembe veszünk néhány alapvető szempontot és betartjuk a legjobb gyakorlatokat:

RPO és RTO meghatározása

A Recovery Point Objective (RPO) azt jelenti, hogy mennyi adatvesztést engedhetünk meg magunknak (pl. 1 óra, 24 óra). Az Recovery Time Objective (RTO) pedig azt határozza meg, hogy mennyi idő alatt kell helyreállítani a szolgáltatást egy kiesés után. Ezen paraméterek ismeretében tudjuk meghatározni a mentések gyakoriságát és a helyreállítási folyamatok sebességét. Ez segít a megfelelő eszközök és stratégiák kiválasztásában.

Automatizálás: Nincs helye a kézi hibáknak

A manuális mentések feledésbe merülhetnek, és emberi hibáknak is ki vannak téve. Minden mentési és (lehetőség szerint) visszaállítási folyamatot automatizálni kell. Használjunk cron jobokat, CI/CD pipeline-okat vagy beépített operátorokat az automatikus végrehajtáshoz és ellenőrzéshez.

A visszaállítási tesztelés: A mentés valódi próbája

Ez az egyik leggyakrabban elhanyagolt, mégis a legfontosabb lépés. Egy mentés csak akkor ér valamit, ha vissza is tudjuk állítani belőle az adatokat. Rendszeresen végezzünk visszaállítási tesztelést egy elkülönített tesztkörnyezetben. Ez segít azonosítani a hibákat a mentési és helyreállítási eljárásban, validálja a mentések integritását, és felkészíti a csapatot egy valós katasztrófa-helyreállítási helyzetre.

Off-site tárolás és immutábilis mentések

A mentéseket ne csak azon a fürtön tároljuk, amiről készültek! Használjunk off-site (más földrajzi helyen lévő) tárolót. Emellett fontoljuk meg az immutábilis (nem módosítható) mentések használatát, amelyek védelmet nyújtanak a ransomware támadások és a véletlen törlések ellen.

Biztonság: A mentett adatok védelme

A mentett adatok gyakran érzékeny információkat tartalmaznak. Gondoskodjunk róla, hogy a mentési adatok titkosítva legyenek mind tárolás, mind transzfer közben (encryption at rest és in transit). Korlátozzuk a hozzáférést a mentési tárolókhoz és eszközökhöz a „legkevesebb jogosultság elve” (least privilege principle) alapján.

Monitoring és riasztás

Figyeljük a mentési folyamatok sikerességét vagy sikertelenségét. Állítsunk be riasztásokat, ha egy mentés meghiúsul, vagy ha az adatméret hirtelen megváltozik, jelezve potenciális problémát.

Mentési retenciós politikák

Határozzuk meg, mennyi ideig kell megőrizni a mentéseket (pl. napi mentések 7 napig, heti mentések 4 hétig, havi mentések 1 évig). Ez segíti a tárhelyhasználat optimalizálását és a jogi/szabályozási előírások betartását.

Költségvonzatok

Ne feledkezzünk meg a mentések költségvonzatairól sem. A tárolási díjak, az adatáttörési díjak (különösen felhőkörnyezetben) jelentősek lehetnek. Optimalizáljuk a retenciós politikát és a mentések gyakoriságát a költségek és a kockázatok egyensúlyának megtalálása érdekében.

Összefoglalás és Következtetés: Egy biztonságos jövő alapja

A Kubernetes fürtök kritikus fontosságúak a modern alkalmazások számára, és az adatok védelme nem opció, hanem alapvető szükséglet. Egy átfogó Kubernetes mentési stratégia magában foglalja az Etcd adatbázis, a perzisztens kötetek és a Kubernetes objektumok definícióinak biztonsági mentését.

A Velero és a GitOps megközelítés remek kiindulópontot nyújt a legtöbb szervezet számára. Ne feledjük a kulcsfontosságú gyakorlatokat: automatizálás, rendszeres és alapos visszaállítási tesztelés, off-site tárolás és a biztonság magas szintű garantálása. Az RPO és RTO célok világos meghatározása segít a megfelelő stratégia kialakításában.

Egy megbízható mentési terv elkészítése időt és erőfeszítést igényel, de a befektetés megtérül, amikor egy váratlan esemény bekövetkezik. Azzal, hogy proaktívan gondoskodunk fürtünk adatainak biztonságáról, biztosítjuk az alkalmazásaink folytonosságát, és nyugodt szívvel nézhetünk szembe a digitális világ kihívásaival. Ne bízza a véletlenre a legértékesebb vagyonát – az adatait!