5 月 23 日，Verizon Business 《2022 數(shù)據(jù)泄露調(diào)查報告（DBIR）》顯示，2022 年的勒索事件不僅沒有減少，反而增幅超過過去五年總和。2022 年上半年，就已發(fā)生多起影響或損失重大的勒索事件。
近 5 年勒索事件增幅超 20%
1 月 5 日，美國新墨西哥州伯納利洛縣遭勒索軟件攻擊。
3 月 1 日，豐田汽車供應商遭勒索攻擊，14 家本土工廠暫時關(guān)閉。
3 月 21 日，征信巨頭 TransUnion 數(shù)據(jù)泄露，對 90% 南非人造成影響。
4 月 22 日，里約財政系統(tǒng)遭勒索攻擊，420GB 數(shù)據(jù)被盜。
5 月 13 日，勒索攻擊致使美國老牌高校林肯學院倒閉。
6 月 25 日，美國出版業(yè)巨頭 Macmillan 遭勒索軟件攻擊后關(guān)閉系統(tǒng)。
面對惡意攻擊，除了需要不斷提升的安全策略，數(shù)據(jù)的容災備份也是不可缺少的。
一、行業(yè)現(xiàn)狀
現(xiàn)狀1：行業(yè)面臨的問題
災備是一個非常古老的話題，那么目前行業(yè)面臨著哪些問題呢？
1、建設(shè)力度較低
目前國內(nèi)在災備的建設(shè)力度，出現(xiàn)了“兩低一高”的局面。
數(shù)據(jù)災備投入較低，我國信息基礎(chǔ)設(shè)施投資中災備占比 2%，美國和歐洲分別為 6% 和 5%。
災備覆蓋率較低，我國大中型企業(yè)綜合災備覆蓋率僅為 3%，美國和歐洲分別為 87% 和 83%。
業(yè)務停機損失較高，我國大中型企業(yè)因為停機造成的損失平均達到 78 萬美元，美國為 42 萬美元。
2、政府法規(guī)要求相繼完善
政府相繼出臺了一些政策法規(guī)，在用戶數(shù)據(jù)和平臺基礎(chǔ)設(shè)施層面對企業(yè)進行保護。比如：2019 年發(fā)布的條例《等級保護 2.0》、2021 年逐漸加碼的關(guān)于《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的保護條例》以及《數(shù)據(jù)安全法》等，都對企業(yè)提出了更高的要求。
3、社會影響驅(qū)使
在社會影響上，無論是面向個人業(yè)務還是企業(yè)服務，服務中斷造成的社會影響力也在日益加深。
基于以上三點，使得企業(yè)更加重視關(guān)鍵信息的保護。另外，每一次針對于數(shù)據(jù)側(cè)的解決方案更新，都伴隨著計算平臺的更新而出現(xiàn)。
現(xiàn)狀2：信息化、數(shù)字化底座的新變革
Kubernetes 大行其道
2 月 10 日，CNCF 發(fā)布《2021 云原生調(diào)查報告》。這項已經(jīng)進行了 6 年的調(diào)查顯示：Kubernetes 的使用率持續(xù)增長，達到了有史以來的最高水平，90% 的組織在使用或評估這項技術(shù)。
90% 的組織在使用或評估 Kubernetes
Kubernetes 等帶來新的安全挑戰(zhàn)
Kubernetes 大行其道趨勢之下，如何保護 Kubernetes 的應用數(shù)據(jù)，逐漸成為用戶使用 Kubernetes 和上云的挑戰(zhàn)之一。
特別是以容器、微服務、Kubernetes、DevOps 為代表的云原生技術(shù)引領(lǐng)著企業(yè) IT 技術(shù)、架構(gòu)的下一場革命，為系統(tǒng)的安全帶來新的挑戰(zhàn)。
根據(jù)調(diào)查顯示：安全和存儲兩個領(lǐng)域，在使用、部署容器的挑戰(zhàn)中分別列第三和第四。
圖片來源：《2020 年 CNCF 云原生調(diào)研報告》
現(xiàn)狀 3：常見的解決方案及不足
目前行業(yè)內(nèi)有兩種常見的數(shù)據(jù)保護方案：基于虛擬機、基于 ETCD。
方案 1：基于虛擬機
該類方案主要是通過虛擬機軟件（例：VMware / KVM 等）提供的快照和備份接口，直接備份虛擬機，從而備份虛擬機內(nèi)的應用和數(shù)據(jù)庫。
虛擬機備份流程
該類方案更像是保護整個機器，因此不適用于 Kubernetes 環(huán)境下動態(tài)部署、靈活擴展的容器應用。
方案 2：基于 Kubernetes ETCD
ETCD 是 Kubernetes 存儲集群狀態(tài)和配置的數(shù)據(jù)庫，可以稱為集群的“大腦”。該方案可在集群發(fā)生安全事故后，通過恢復已備份的 ETCD 數(shù)據(jù)庫來恢復整個集群。
該方案仍存在的一些不足：
1.僅對集群的資源進行整體備份或恢復，無法針對單個應用或配置。
2.僅在本集群中恢復，無法跨云或跨集群環(huán)境。
3.無法備份恢復掛載持久卷（PVC）的有狀態(tài)應用（例：數(shù)據(jù)庫）。
鑒于以上兩種方案，可以總結(jié)為以下痛點：
1.缺少針對 Kubernetes 的數(shù)據(jù)保護方案。
2.云廠商的鎖定。
3.開源技術(shù)門檻高。
4.部署維護復雜。
二、云原生數(shù)據(jù)保護的技術(shù)特征及適用場景
從以上三個行業(yè)現(xiàn)狀看得出，針對 Kubernetes 架構(gòu)的數(shù)據(jù)備份方案（云原生數(shù)據(jù)保護）需要具備以下三個特征：
特征 1：以應用為中心
區(qū)別于傳統(tǒng)備份技術(shù)（直接備份整個機器），云原生數(shù)據(jù)保護更加聚焦以應用為中心的備份。所以說數(shù)據(jù)保護的對象應該是一個應用，而不是機器！保護方式應該更細粒度且端到端，更便捷的管理，能屏蔽底層基礎(chǔ)設(shè)施的異構(gòu)性與復雜性。
特征 2：全新的開發(fā)者生態(tài)
因為有了 Kubernetes 這層抽象之后，需要結(jié)合 Kubernetes 的一些特性，屏蔽底層技術(shù)架構(gòu)的異構(gòu)性和復雜性，實現(xiàn)應用數(shù)據(jù)的遷移或備份上的一致。現(xiàn)在面對全新的開發(fā)者生態(tài)，需要向 DevOps 或微服務最佳實踐去深度結(jié)合，快速交付應用，完成自助式的備份。
特征 3：面向多云的環(huán)境
現(xiàn)在用戶的基礎(chǔ)設(shè)施，并不完全都在用戶本地，很多都是在公有云，如在青云 QKE 容器引擎之上。而云廠商計算資源的價格變化是比較大的，我們可以根據(jù)前者不斷的變化，來相應地選擇所需要的底層技術(shù)資源，去實現(xiàn)應用的遷移，實現(xiàn)降本增效。
云原生數(shù)據(jù)保護可以應用在哪里呢？主要有三個場景。
場景 1：數(shù)據(jù)的日常備份恢復
通過定時備份、恢復，時刻保障應用的生產(chǎn)安全。場景基礎(chǔ)且核心，有效避免因為遭受惡意攻擊或故障而導致的停機。通過增加備份細粒度，及時挽回業(yè)務數(shù)據(jù)。目前有兩種實現(xiàn)方式：
方式 1：基于存儲的本地快照
支持 CSI 快照接口，把需要備份的 PVC 數(shù)據(jù)保存在當前的卷下，然后與 API 相關(guān)的原數(shù)據(jù)將傳輸?shù)?S3 對象存儲。這種基于 CSI 的快照，能夠更好地保護應用的數(shù)據(jù)一致性。基于導出的快照可快速遷移恢復到另一個目標集群，恢復應用響應。
基于本地快照的備份
方式 2：基于 Restic 的文件復制
這種方式是以文件復制的形式來進行的。如果集群存儲不能夠支持相關(guān)的存儲接口，那么將對應的 API 資源和 PVC 數(shù)據(jù)備份到相應的 S3 對象存儲中，將 S3 對象存儲復制到目標集群，然后將應用恢復起來。這種方式在自身數(shù)據(jù)一致性、同步時間、性能等方面會稍微差一些。
基于 Restic 文件復制的備份
場景 2：基礎(chǔ)設(shè)施變動
無論是伴隨著公共云之上的資源遷移，還是實現(xiàn)多集群、多存儲協(xié)同保護，其實都在實現(xiàn)降本增效。
通過云原生備份服務快速實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施更換
云遷移方案，針對于跨 Kubernetes 集群的方案，在更換云基礎(chǔ)設(shè)施場景常見。比如，此時有更適合的云廠商資源，需要將資源遷移過去。先在目標云資源中啟用一套 Kubernetes 集群，然后逐步把源端的 Kubernetes 應用遷移到目標端應用上，逐步驗證新集群應用是否有效。由于目前 Kubernetes 升級迭代速度較快，遷移過程可能會出現(xiàn)一些問題，比如：不同版本 Kubernetes 的 API 兼容程度，應用適配等。
場景 3：保障業(yè)務連續(xù)性
云容災相對傳統(tǒng)容災方式，能更好保障服務高可用和業(yè)務連續(xù)性。
就像對一個 Kubernetes 的生產(chǎn)集群災備，需要在遠端準備一個跟當前集群基礎(chǔ)設(shè)施存儲一模一樣的集群用于災備。然后通過日常的增量復制，將增量數(shù)據(jù)時刻恢復到災備站點中。如果生產(chǎn)集群掛掉了，我們可以及時的啟用災備集群。這種方式的 RPO 和 RTO 非常好，但是代價也非常高，需要一整套相同的災備集群基礎(chǔ)設(shè)施，而且災備站點日常不能跑其他的工作負載，恢復概率很高。
傳統(tǒng)容災方式
這種方式下的 Kubernetes API 資源也是增量備份在 S3 對象存儲。如果生產(chǎn)環(huán)境掛掉，可以直接從 S3 存儲中獲取快照和元數(shù)據(jù)，將它們快速恢復到一個集群環(huán)境。這種方式對基礎(chǔ)設(shè)施沒有太多要求，是支持異構(gòu)的，但 RPO 和 RTO 就存在一定局限性，對恢復效率帶來一定的影響。
云容災方式
三、更健壯、易用、高效的企業(yè)級云原生備份容災
KubeSphere Cloud 提供的云原生備份容災是一款 SaaS 服務，通過云端托管部署的方式，來管理云原生數(shù)據(jù)保護組件。針對不同客戶場景，提供私有化集群部署的解決方案，以確保對數(shù)據(jù)的掌控能力。云原生備份容災服務有如下顯著產(chǎn)品特性：
特征1：應用級數(shù)據(jù)庫保護：以應用為最小顆粒度，基于應用構(gòu)建端到端備份容災。應用的各種配置信息、PVC 數(shù)據(jù)等在任務執(zhí)行中都能得以有效保護。
特征2：核心業(yè)務保障：支持基于 CSI 的存儲快照備份與快照導出，有效保護 MySQL、MongoDB、Redis 等有狀態(tài)應用的數(shù)據(jù)一致性，保障關(guān)鍵應用的異地恢復和跨站點高可用。
特征3：跨云容災備份：屏蔽了技術(shù)堆棧帶來的差異性，支持對跨云、跨可用區(qū)、跨 Kubernetes 版本的集群進行容災備份，為企業(yè)不同的容器應用提供了安全、統(tǒng)一的保護方案，無廠商鎖定。
特征4:直觀易用的管理界面：用戶無需掌握 Kubernetes 備份的專業(yè)知識、工具，幾步操作即可輕松執(zhí)行數(shù)據(jù)保護任務。相較 Velero 等開源應用，極大程度降低了使用難度。
云原生備份容災服務架構(gòu)圖
下面我們根據(jù)幾個具體的實踐案例來展示服務特性。
實踐 1：保障有狀態(tài)應用的數(shù)據(jù)一致性
CNCF 調(diào)查報告顯示：有狀態(tài)應用容器部署的比例非常高，達到 55%。典型的有狀態(tài)應用主要包括：消息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等，屬于需要應用數(shù)據(jù)保護的范疇。
如今一個顯著的事實是，數(shù)據(jù)庫應用逐漸走向 Kubernetes，優(yōu)勢：
數(shù)據(jù)庫的安裝、配置和維護更簡單
跨云的部署兼容性更好
數(shù)據(jù)庫和應用在一個平臺上運維，無需分開部署運維
快速部署數(shù)據(jù)庫實例
容災備份服務可以更好的發(fā)揮本地快照的性能優(yōu)勢，滿足 CSI 一致性要求，秒級創(chuàng)建快照，減少對數(shù)據(jù)一致性對應用業(yè)務的影響。
還可以在執(zhí)行備份容災操作前后，根據(jù)客戶有狀態(tài)應用的 I/O 情況、企業(yè)服務時間、運維周期等維度等條件，通過配置 Hook 策略執(zhí)行操作，避免因為備份恢復對企業(yè)業(yè)務造成影響。配合本地快照更快更好的保護有狀態(tài)應用的數(shù)據(jù)一致性。
各類備份方式的對比
實踐 2：滿足跨云跨集群的應用遷移
在 Hook 程序和本地快照方式的加持下，可以很快打包創(chuàng)建 CSI 快照，然后通過手動將快照導出，導入到目標的 S3 存儲上并恢復到目標 Kubernetes 集群。
當兩端 Kubernetes 集群的 StorageClass 不一致，可以通過在服務中配置兩端存儲卷映射關(guān)系，使得導出后的快照能夠順利導入到目標集群，實現(xiàn)應用遷移。該功能支持的非常完善。
配置存儲卷映射關(guān)系
實踐 3：滿足復雜的備份容災選擇粒度需求
往往在應用備份粒度上有不同需求，比如 DevOps 用戶備份時可能同時依賴幾個 NameSpace 或 Cluster 資源，很大的工作負載和常見應用備份怎么實現(xiàn)呢？
1、多 NameSpace 的選擇
可以通過 NameSpace 的 Name 或者 Label 兩個維度，進行可視化的 NameSpace 篩選，并可一次性選中并備份多個 NameSpace。
2、應用負載資源的過濾篩選
直接定位到 NameSpace 可能會產(chǎn)生一些冗余備份，如果直接定位到工作負載這個級別，一個 Filter 中，可通過 Group / Resource / Version / Name 等維度選擇或排除備份的資源。還可以創(chuàng)建多個 Filter，實現(xiàn)應用的靈活管理。
3、Cluster-Level 資源的選擇
在新集群啟用時，需要依賴一些 Cluster-Level 資源，可以對這些資源進行單獨的備份，從而實現(xiàn)更加細粒度資源的選擇。
Cluster-Level 資源備份
商業(yè)版本與開源方案對比
和開源的備份恢復工具 Velero 相比，KubeSphere Cloud 提供的云原生容器備份容災服務有諸多關(guān)鍵的附加價值。
充分測試驗證，安心、可靠
企業(yè)級測試驗證
安全事故極大先于社區(qū)處理
7*24 全天候省心支持
補充更多企業(yè)級功能
多集群納管
跨云遷移與云容災
有狀態(tài)應用一致性保證
快照導出與存儲映射
強大的備份資源模板
更加直觀易用
中文向?qū)浇缑?/p>
完整清晰的產(chǎn)品文檔
高效的安裝部署過程
良好支持國產(chǎn)化環(huán)境
國內(nèi)主流公有云廠商支持
國內(nèi)主流 Kubernetes 平臺支持
國內(nèi)主流存儲廠商支持
備份容災用戶權(quán)益
目前該服務已經(jīng)上線到 KubeSphere Cloud 網(wǎng)站，會長期提供一個免費的版本，即100GB 免費托管存儲容量。我們將保持中立開放的態(tài)度，不限制用戶基礎(chǔ)資源類型、倉庫類型等，提供相應的應用保護數(shù)和托管存儲容量，方便個人用戶測試體驗，去支持數(shù)據(jù)備份遷移的場景。
同時，我們開放付費能力的“新手禮包”體驗活動，讓用戶便捷地體驗付費服務的軟件能力，并提供標準售后支持，幫助用戶解決問題，保障應用數(shù)據(jù)安全，實現(xiàn)業(yè)務價值。
