Worauf sie beim Backup von Kubernetes-Daten achten müssen

Herausforderungen: Was das Kubernetes-Backup spezifisch macht

Die Sicherung von Daten in Kubernetes-Umgebungen bringt ganz bestimmte Herausforderungen mit sich, die auf die dynamische und verteilte Natur dieser Plattform zurückzuführen sind. Ein Backup der Kubernetes-verwalteten Containerdaten ist deswegen wichtig, da sie in der Regel flüchtig sind und beim Abschalten des Containers nicht mehr vorliegen. Einige der zu beachtenden Faktoren für das Backup der Kubernetes-Umgebung sind unter anderem die folgenden:

Dynamische Umgebungen: Kubernetes-Cluster sind hochdynamisch, was bedeutet, dass Anwendungen ständig skaliert und neu bereitgestellt werden. Diese Dynamik erschwert die Erstellung konsistenter Backups, da sich der Zustand der Anwendungen und ihrer Daten laufend ändert. Das bedeutet, dass Backups nicht nur zum Zeitpunkt der Erstellung konsistent sein müssen, sondern auch während des gesamten Prozesses überwacht werden sollten, um sicherzustellen, dass alle relevanten Daten erfasst werden.

Komplexität der Architektur: Die verteilte Architektur von Kubernetes, die aus vielen Pods, Diensten und Netzwerkeinstellungen besteht, macht den Sicherungsprozess kompliziert. Eine Backup-Lösung muss in der Lage sein, nicht nur die Daten in den Pods zu erfassen, sondern auch die Konfigurationen und Beziehungen zwischen verschiedenen Diensten und Ressourcen zu berücksichtigen.

Stateful-Anwendungen: Während Kubernetes gut für zustandslose Anwendungen geeignet ist, stellen zustandsbehaftete Anwendungen wie Datenbanken zusätzliche Anforderungen an die Sicherung. Es ist entscheidend, sicherzustellen, dass diese Daten konsistent gesichert werden, was oft spezielle Strategien und Tools erfordert. Die Sicherung von Persistent Volumes (PV) ist hierbei besonders wichtig, da sie über die Lebensdauer eines Pods hinaus bestehen bleiben und kritische Anwendungsdaten speichern.

Fehleranfällige manuelle Vorarbeit: Oftmals ist eine manuelle Kennzeichnung der zu sichernden Ressourcen erforderlich, was fehleranfällig ist. Eine ungenaue Definition kritischer Daten kann dazu führen, dass wichtige Informationen nicht gesichert werden. Eine automatisierte Lösung ist daher unerlässlich, um den Prozess zu optimieren und das Risiko von Fehlern zu minimieren.

Verschiedene Fehlerebenen: Kubernetes ist zwar auf Hochverfügbarkeit konzipiert, trotzdem kann es zu Ausfällen kommen. Dabei können die Fehler an unterschiedlichen Stellen auftreten. Fehler auf der Steuer- oder Datenebene sind Hardwareausfälle. Zudem kann es zu Problemen mit persistenten Volumes und Storage Providern kommen. Nicht zuletzt sind Cluster-übergreifende Ausfälle möglich, was einen größeren Recovery-Aufwand nach sich ziehen kann.

Wiederherstellungsfaktoren: Die Wiederherstellung von Kubernetes-Backups kann ebenso komplex sein wie die Sicherung selbst. Die verteilte Natur von Kubernetes erfordert eine sorgfältige Planung und Koordination während des Wiederherstellungsprozesses. Es ist notwendig, Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Komponenten zu verstehen und sicherzustellen, dass alle erforderlichen Ressourcen in der richtigen Reihenfolge wiederhergestellt werden. Zudem können Softwarefehler oder problematische Updates während des Wiederherstellungsprozesses auftreten, was eine robuste Disaster-Recovery-Strategie erforderlich macht.

Compliance und Datensicherheit: Unternehmen müssen sicherstellen, dass ihre Backup-Lösungen den geltenden Compliance-Vorgaben entsprechen und gleichzeitig die Datensicherheit gewährleisten. Dies umfasst die Verschlüsselung von Backup-Daten sowie die Implementierung strenger Zugriffskontrollen.

Integration mit bestehenden Systemen: Viele Unternehmen verwenden bereits bestehende Backup- und Wiederherstellungslösungen für ihre traditionellen IT-Infrastrukturen. Die Integration dieser Systeme in eine Kubernetes-Umgebung kann problematisch sein, da herkömmliche Lösungen oft nicht für die dynamische Natur von Containern ausgelegt sind. Eine effektive Backup-Lösung muss daher speziell für Kubernetes entwickelt oder angepasst werden.

Tipps für Backup und Recovery von Kubernetes-Umgebungen

Den oben beschriebenen Herausforderungen können IT-Verantwortliche mit einer entsprechenden Planung adressieren. Dabei sollte für die endgültige Backup-Strategie ein Mix aus Kubernetes-spezifischen Tools und bewährten Datensicherungs- und Wiederherstellungsverfahren in Betracht gezogen werden. Die folgenden Tipps können bei der Planerstellung helfen.

Bewertung der Backup-Anforderungen

Im ersten Schritt sollten Administratoren eine umfassende Analyse ihrer Kubernetes-Umgebung durchführen, um kritische Komponenten zu identifizieren. Dabei sollte bestimmt werden, welche Deployments, Dienste, persistenten Volumes und Konfigurationen für den Betrieb Ihrer Anwendungen unerlässlich sind. Darüber hinaus ist es hier wichtig, klare Recovery Time Objectives (RTO) und Recovery Point Objectives (RPO) festzulegen. RTO gibt an, wie lange Ihre Umgebung maximal offline sein darf, während RPO angibt, wie viele Daten im Falle eines Ausfalls verloren gehen dürfen.

Nicht zuletzt ist ein Zeitplan für die Datensicherung essenziell. Dabei geht es nicht nur um eine regelmäßige Durchführung der Backups, sondern auch um den Zeitpunkt für die Sicherungen, um Engpässe bei der Netzwerk- beziehungsweise Bandbreitenauslastung zu vermeiden. In dem Zeitplan müssen auch die Zeiträume für Vollsicherungen (beispielsweise wöchentlich) und inkrementell/differenzielle (zum Beispiel täglich) festgelegt werden. Optimieren Sie auch ihre Aufbewahrungsrichtlinien entsprechend dem Datentyp und den Kosten.

Backup-Strategien planen oder anpassen

In den meisten Fällen verfügen Unternehmen über Backup-Strategien für ihre bestehenden Umgebungen. Hier müssen IT-Verantwortliche Prüfen, inwiefern eine Änderung oder Anpassung erforderlich ist. Dabei sollten diese Parameter mit einfließen:

• Anwendungskonsistente Backups: Stellen Sie sicher, dass alle Daten einer Anwendung zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst werden. Dies ist besonders wichtig für zustandsbehaftete Anwendungen wie Datenbanken.
• Anwendungszentrierte Backups: Diese umfassen nicht nur die Daten, sondern auch die gesamte Umgebung der Anwendung, einschließlich Konfigurationen und Abhängigkeiten.
• Snapshot-Backups: Nutzen Sie Point-in-Time-Snapshots des gesamten Kubernetes-Clusters, um eine konsistente Sicherung aller Daten und Konfigurationen zu gewährleisten.
• Vollständige Cluster-Backups durchführen: Nutzen Sie Tools, die speziell für Kubernetes entwickelt wurden, um vollständige Backups des Clusters sowie seiner persistenten Volumes zu erstellen. Diese Backups sollten alle Objekte im Cluster und deren Metadaten umfassen.
• Inkrementelle Backups nutzen: Führen Sie inkrementelle Backups durch, um die Backup-Zeit und den Speicherbedarf zu minimieren. Hierbei werden nur die Änderungen seit dem letzten vollständigen Backupgesichert.

Darüber hinaus muss der physische Speicherplatz in die Planungsüberlegungen miteinfließen, um bei Bedarf die nötigen Ressourcen bereitstellen oder schnell skalieren zu können. Dabei lassen sich eigene Hardware oder Cloud Storage nutzen.

Automatisierung der Backup-Prozesse

Automatisieren Sie den Backup-Prozess, um menschliche Fehler zu minimieren und sicherzustellen, dass Backups regelmäßig durchgeführt werden. Tools wie KubeDR oder Kasten K10 können hierbei hilfreich sein. Auch Ansible oder Terraform bieten hier entsprechende Lösungen an.

Für die Automatisierung ist auch der oben erwähnte Zeitplan von Wichtigkeit, nachdem der Automatisierungsprozess ausgerichtet wird.

Sicherung und Sicherheit der Backups

Wie bereits erwähnt, muss entschieden werden, welche Speicherressourcen genutzt werden: Hardware am eigenen Standort oder Cloud-Services oder eine Kombination beider. Speichern Sie Ihre Backups auf jedem Fall zusätzlich an einem separaten Ort oder in einer anderen Cloud-Umgebung (Offsite-Backup), um sich gegen Ausfälle oder Datenverluste im primären Cluster abzusichern. Darüber hinaus sind zusätzliche bewährte Ablageverfahren wie Air Gapping oder physisch isolierte Vaults in Erwägung zu ziehen.

Testen Sie Ihre Backups regelmäßig durch Wiederherstellungstests. Nur so können Sie sicherstellen, dass Ihre Daten im Ernstfall auch tatsächlich wiederhergestellt werden können. Dabei geht es um die Prüfung der Datenintegrität und das Erkennen möglicher versteckter Malware, die als Zeitbombe in die daten infiltriert wurde.

Darüber hinaus ist eine Verschlüsselung Backups zur Sicherstellung der Datensicherheit unerlässlich. Dies schützt sensible Informationen vor unbefugtem Zugriff. Zugriffskontrollen und beschränkte Adminrechte sorgen zusätzlich dafür, dass die Backup-Daten nicht missbraucht, gestohlen oder gelöscht werden. Hier sollte sowohl eine Verschlüsselung der Daten im Ruhezustand (Data at Rest) als auch während der Datenübertragung (Data in Flight) zum Einsatz kommen. 

Wiederherstellungsverfahren

Bei den Recovery-Prozessen sind ebenso bewährte Praktiken sinnvoll, die aber auf die spezifischen Anforderungen von Kubernetes-Daten abgestimmt werden müssen. Dazu gehören regelmäßige Tests, um sicherzustellen, dass Ihre Wiederherstellungsprozesse funktionieren. Simulieren Sie verschiedene Katastrophenszenarien, um die Wirksamkeit Ihres Plans zu überprüfen.

Implementieren Sie Strategien zur granularen Wiederherstellung, um spezifische Komponenten oder Teilmengen Ihrer Kubernetes-Umgebung wiederherzustellen, anstatt immer eine vollständige Cluster-Wiederherstellung durchzuführen. Stellen Sie zudem sicher, dass alle Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen Komponenten dokumentiert sind. Dies erleichtert die Wiederherstellung in der richtigen Reihenfolge und minimiert Downtime.

Nutzen Sie Tools zur ereignisgesteuerten Automatisierung des Disaster Recoverys, um unbeaufsichtigte Reaktionen auf Vorfälle zu ermöglichen. So können bestimmte Ereignisse automatisch einen Entscheidungsprozess auslösen, der zur Wiederherstellung führt.

Die Implementierung einer robusten Backup- und Wiederherstellungsstrategie für Kubernetes erfordert sorgfältige Planung und kontinuierliche Anpassung an sich verändernde Anforderungen. Durch die Beachtung der hier gelisteten Anforderungen und Verfahren können Unternehmen ihre Resilienz gegenüber Ausfällen erhöhen und die Integrität ihrer Daten sichern.