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本文记录使用Velero Restic快速完成云原生应用及PV数据从自建Kubernetes迁移到阿里云Kubernetes集群的实践过程。此过程也同样适用于其他云厂商Kubernetes集群内的应用及PV数据迁移至阿里云Kubernetes集群。

前提条件

自建Kubernetes集群通常位于用户自己的IDC中，容器镜像的存储也会使用自建镜像仓库，在自建Kubernetes应用迁移上云之前，您需要先将容器镜像迁移上云到ACR。具体步骤请参见容器镜像迁移。

本示例中，假设wordpress应用中涉及如下容器镜像。

registry.api.paas.com:5000/admin/wordpress:latest
registry.api.paas.com:5000/admin/mysql:8

迁移上云后的镜像如下。

registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ack-migration/wordpress:latest
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ack-migration/mysql:8

背景信息

在本示例中，我们将对自建Kubernetes集群中的一个wordpress应用整体迁移上云到ACK，wordpress示例应用分wordpress和mysql两个组件，分别绑定两个不同的nfs volume用于应用数据的持久化存储，最后通过NodePort暴露服务。

准备迁移环境

请按照以下步骤，分别在阿里云Kubernetes集群和自建Kubernetes集群中部署Velero。

说明部署Velero包含部署Velero客户端和部署Velero服务器。

安装Velero客户端。

下载Velero客户端工具，并执行如下命令安装和验证Velero客户端。

$ curl -o /usr/bin/velero https://public-bucket-1.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/velero && chmod +x /usr/bin/velero

创建OSS Bucket。请参见创建存储空间。
velero 要求您需要先创建一个OSS Bucket，用于存储 Kubernetes 应用数据及其PV数据，推荐每个Kubernetes集群单独使用各自的OSS Bucket。
1. 登录 OSS 管理控制台。
2. 登录 OSS 管理控制台。
3. 您可以在概览页，单击右侧的创建 Bucket。
  您也可以单击 Bucket 列表 > 创建 Bucket。
4. 在创建 Bucket 对话框配置 Bucket 参数。
  本示例中创建的OSS Bucket名称为ls-velero，创建的区域为华东1（杭州）。

创建RAM账号并生成AccessKey。请参见创建RAM用户。

如果您使用主账号AccessKey，可以跳过此步骤。

{
    "Version": "1",
    "Statement": [
        {
            "Action": [
                "ecs:DescribeSnapshots",
                "ecs:CreateSnapshot",
                "ecs:DeleteSnapshot",
                "ecs:DescribeDisks",
                "ecs:CreateDisk",
                "ecs:Addtags",
                "oss:PutObject",
                "oss:GetObject",
                "oss:DeleteObject",
                "oss:GetBucket",
                "oss:ListObjects"
            ],
            "Resource": [
                "*"
            ],
            "Effect": "Allow"
        }
    ]
}

部署Velero服务端。

将步骤三生成的AccessKey信息填入Velero的部署文件credentials-velero中。

ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_ID=<access_key_id>
ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_SECRET=<access_key_secret>

执行以下命令部署Velero。

velero install --provider alibabacloud --image registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/haoshuwei24/velero:v1.2.0 --bucket ls-velero --secret-file ./credentials-velero --use-volume-snapshots=false --backup-location-config region=cn-hangzhou --use-restic --plugins registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/acs/velero-plugin-alibabacloud:v1.2 --wait

执行以下命令，可以查看pod的运行状态。

kubectl -n velero get po
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
restic-fqwsc              1/1     Running   0          41s
restic-kfzqt              1/1     Running   0          41s
restic-klxhc              1/1     Running   0          41s
restic-ql2kr              1/1     Running   0          41s
restic-qrsrn              1/1     Running   0          41s
restic-srjmm              1/1     Running   0          41s
velero-67b975f5cb-68nj4   1/1     Running   0          41s

在自建Kubernetes集群备份应用

如果只需要备份wordpress应用而不备份PV数据，执行以下操作。

$ velero backup create wordpress-backup-without-pv --include-namespaces wordpress
Backup request "wordpress-backup-without-pv" submitted successfully.
Run `velero backup describe wordpress-backup-without-pv` or `velero backup logs wordpress-backup-without-pv` for more details.

$ velero backup get
NAME                          STATUS      CREATED                         EXPIRES   STORAGE LOCATION   SELECTOR
wordpress-backup-without-pv   Completed   2019-12-12 14:08:24 +0800 CST   29d       default            <none>

如果需要备份带PV数据的wordpress应用，执行以下操作。

# 首先需要为挂载pv数据卷的pod添加annotation， 例如wordpress应用运行了2个pod， 分别为wordpress-7cf5849f47-mbvx4 mysql-74dddbdcc8-h2tls， wordpress-7cf5849f47-mbvx4
# 挂载的volume名为mysql-persistent-storage， mysql-74dddbdcc8-h2tls挂载的volume名为wordpress-persistent-storage, 则添加annotation的命令为
$ kubectl -n wordpress annotate pod/wordpress-7cf5849f47-mbvx4 backup.velero.io/backup-volumes=wordpress-persistent-storage
pod/wordpress-7cf5849f47-mbvx4 annotated
$ kubectl -n wordpress annotate pod/mysql-74dddbdcc8-h2tls backup.velero.io/backup-volumes=mysql-persistent-storage
pod/mysql-74dddbdcc8-h2tls annotated

# 备份wordpress
$ velero backup create wordpress-backup-with-pv --include-namespaces wordpress
Backup request "wordpress-backup-with-pv" submitted successfully.
Run `velero backup describe wordpress-backup-with-pv` or `velero backup logs wordpress-backup-with-pv` for more details.
$ velero backup get
NAME                          STATUS      CREATED                         EXPIRES   STORAGE LOCATION   SELECTOR
wordpress-backup-with-pv      Completed   2019-12-12 14:23:40 +0800 CST   29d       default            <none>
wordpress-backup-without-pv   Completed   2019-12-12 14:08:24 +0800 CST   29d       default            <none>

完成后，在OSS管理控制台，查看OSS Bucket可以看到备份的文件。

在阿里云Kubernetes集群恢复应用

wordpress应用使用NFS类型持久化数据卷，相应的，在ACK中我们可以适配NAS volume，在本示例中，我们创建与Wordpress应用所使用的StorageClass NFS，但后端存储介质使用SSD云盘块存储。

本示例使用阿里云Kubernetes集群使用CSI plugin，请参见动态云盘卷。

创建StorageClass。

如果在阿里云Kubernetes集群上备份wordpress应用不带PV数据，则跳过此步骤。

$ cat nfs.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
   name: nfs
provisioner: diskplugin.csi.alibabacloud.com
parameters:
    type: cloud_ssd
reclaimPolicy: Retain

$ kubectl apply -f nfs.yaml
storageclass.storage.k8s.io/nfs created

恢复wordpress应用。

使用Velero恢复wordpress应用到阿里云Kubernetes集群，完成wordpress从自建Kubernetes集群到阿里云Kubernetes集群的迁移。

$ velero restore create --from-backup wordpress-backup-with-pv
$ velero restore get
NAME                                      BACKUP                     STATUS       WARNINGS   ERRORS   CREATED                         SELECTOR
wordpress-backup-with-pv-20191212152745   wordpress-backup-with-pv   InProgress   0          0        2019-12-12 15:27:45 +0800 CST   <none>
$ velero restore get

此时查看wordpress应用运行情况，会有镜像拉取失败的问题。

$ kubectl -n wordpress get po
NAME                         READY   STATUS         RESTARTS   AGE
mysql-669b4666cd-trsnz       0/1     ErrImagePull   0          19m
mysql-74dddbdcc8-h2tls       0/1     Init:0/1       0          19m
wordpress-7cf5849f47-mbvx4   0/1     Init:0/1       0          19m
wordpress-bb5d74d95-xcjxw    0/1     ErrImagePull   0          19m

更新应用配置

应用配置项主要包含镜像地址、服务暴露方式及存储盘挂载等。本例中，仅涉及更新镜像地址。

登录容器服务管理控制台。
在 Kubernetes 菜单下，单击左侧导航栏的应用 > 无状态，选择目标集群和命名空间。
在wordpress应用右侧操作列单击更多 > 查看Yaml。
在编辑 YAML页面把image字段替换成迁移后的镜像地址后，单击更新。

说明您可以在前提条件中获取迁移后的镜像地址。

查看wordpress应用运行情况。
```
$ kubectl -n wordpress get po
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-678b5d8499-vckfd       1/1     Running   0          100s
wordpress-8566f5f7d8-7shk6   1/1     Running   0          3m18s
```
测试环境绑定hosts后，通过http://wordpress.myk8s.paas.com:31570/访问wordpress应用。

调试并启动应用

wordpress示例应用分wordpress和mysql两个组件，分别绑定两个不同的nfs volume用于应用数据的持久化存储，最后通过NodePort暴露服务。yaml文件示例如下：

# 1. 创建nfs storageclass
$ cat nfs-sc.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs
provisioner: helm.default/nfs
reclaimPolicy: Delete
$ kubectl apply -f  nfs-sc.yaml

# 2. 创建mysql password的secret, echo -n "mysql" |base64
$ cat secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql
type: Opaque
data:
  password: bXlzcWw=
$ kubectl apply -f secret.yaml

# 3. 创建mysql的pvc deployment service
$ cat mysql.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
  labels:
    app: mysql
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 3306
  selector:
    app: mysql
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-volumeclaim
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "nfs"
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
  labels:
    app: mysql
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      securityContext:
        runAsUser: 999
        runAsGroup: 999
        fsGroup: 999
      containers:
        - image: registry.api.paas.com:5000/admin/mysql:8
          name: mysql
          args:
            - "--default-authentication-plugin=mysql_native_password"
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: mysql
                  key: password
          ports:
            - containerPort: 3306
              name: mysql
          volumeMounts:
            - name: mysql-persistent-storage
              mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
        - name: mysql-persistent-storage
          persistentVolumeClaim:
            claimName: mysql-volumeclaim
 $ kubectl apply -f mysql.yaml

 # 4. 创建wordpress的pvc deployment service
 $ cat wordpress.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: wordpress
  name: wordpress
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
      nodePort: 31570
  selector:
    app: wordpress
  type: NodePort
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: wordpress-volumeclaim
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "nfs"
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: wordpress
  labels:
    app: wordpress
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: wordpress
  template:
    metadata:
      labels:
        app: wordpress
    spec:
      containers:
        - image: registry.api.paas.com:5000/admin/wordpress
          name: wordpress
          env:
          - name: WORDPRESS_DB_HOST
            value: mysql:3306
          - name: WORDPRESS_DB_PASSWORD
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mysql
                key: password
          ports:
            - containerPort: 80
              name: wordpress
          volumeMounts:
            - name: wordpress-persistent-storage
              mountPath: /var/www/html
      volumes:
        - name: wordpress-persistent-storage
          persistentVolumeClaim:
            claimName: wordpress-volumeclaim
 $ kubectl apply -f wordpress.yaml

测试环境绑定hosts后，通过http://wordpress.myk8s.paas.com:31570/访问wordpress应用，确保wordpress应用访问正常。