Dalibo SCOP
| Formation | Module K3 |
| Titre | Sauvegardes avec CloudNativePG |
| Révision | 26.09 |
| https://dali.bo/k3_pdf | |
| EPUB | https://dali.bo/k3_epub |
| HTML | https://dali.bo/k3_html |
| Slides | https://dali.bo/k3_slides |
| TP | https://dali.bo/k3_tp |
| TP (solutions) | https://dali.bo/k3_solutions |
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Ce document ne couvre que les versions supportées de PostgreSQL au moment de sa rédaction, soit les versions 14 à 18.
Sur les versions précédentes susceptibles d’être encore rencontrées en production, seuls quelques points très importants sont évoqués, en plus éventuellement de quelques éléments historiques.
Sauf précision contraire, le système d’exploitation utilisé est Linux.
Le présent module va vous présenter les différentes méthodes pour sauvegarder nos instances PostgreSQL. Si la mise en place de sauvegardes est essentielle, elles doivent suivre une politique de sauvegarde bien définie. Il en sera question en fin de module.
CloudNativePG propose et supporte de nouveaux mécanismes pour sauvegarder vos instances. Avant de découvrir en quoi elles consistent, prenons le temps de rappeler quels sont les différents types de sauvegarde dans PostgreSQL.
Connaître les différences entre sauvegardes logiques et physiques est essentiel, tout comme la différence entre sauvegarde à chaud et à froid.
Nous verrons ensuite comment CloudNativePG met en œuvre, ou non, ces types de sauvegardes et quels sont les pré-requis.
La journalisation, sous PostgreSQL, permet de garantir l’intégrité des fichiers, et la durabilité des opérations :
COMMIT) est
écrite physiquement, et un arrêt brutal immédiatement ne va pas la faire
disparaître (excepté la perte de tous les disques de stockage et
réplicas, bien sûr).Pour cela, le mécanisme est relativement simple : toute modification affectant un fichier sera d’abord écrite dans le journal. Les modifications affectant les vrais fichiers de données ne sont écrites qu’en mémoire, dans les shared buffers.
Les écritures dans le journal, bien que synchrones, sont relativement
performantes, car elles sont séquentielles (moins de déplacement de
têtes pour les disques magnétiques). Il n’y a que le fichier en cours à
synchroniser à chaque COMMIT.
Ce n’est généralement que bien plus tard que les modifications seront
écrites de façon asynchrone, soit par un processus recherchant un buffer
libre, soit par le background writer, soit par le
checkpointer. Ce dernier processus sait étaler la charge en
écriture dans les fichiers de données sur plusieurs minutes, et dans
l’idéal il est seul à s’en charger.
Il existe plusieurs configurations et astuces pour arbitrer entre le
niveau de durabilité des données exigé et les contraintes de
performances : secondaire en réplication synchrone pour une sécurité
maximale, désactivation partielle du mécanisme d’enregistrement
synchrone des journaux dans une session, tables de travail non
journalisées (unlogged), regroupement des insertions pour
réduire l’impact des COMMIT… Aucune ne remet en cause
l’intégrité définie dans les modèle de données.
Rappelons que les journaux de transaction sont des fichiers de 16 Mo
par défaut, stockés dans PGDATA/pg_wal, dont les noms
comportent le numéro de timeline, un numéro de journal de 4 Go
et un numéro de segment, en hexadécimal.
$ ls -l
total 2359320
…
-rw------- 1 postgres postgres 33554432 Mar 26 16:28 00000002000001420000007C
-rw------- 1 postgres postgres 33554432 Mar 26 16:28 00000002000001420000007D
…
-rw------- 1 postgres postgres 33554432 Mar 26 16:25 000000020000014300000023
-rw------- 1 postgres postgres 33554432 Mar 26 16:25 000000020000014300000024
drwx------ 2 postgres postgres 16384 Mar 26 16:28 archive_statusLe sous-répertoire archive_status est lié à
l’archivage.
D’autres plus petits répertoires comme pg_xact, qui
contient les statuts des transactions passées, ou
pg_commit_ts, pg_multixact,
pg_serial, pg_snapshots,
pg_subtrans ou encore pg_twophase sont
également impliqués.
Tous ces répertoires sont critiques, gérés par PostgreSQL, et ne doivent pas être modifiés !
Les journaux de transactions sont nécessaires pour les sauvegardes de types PITR.
Il existe deux types de sauvegardes dans PostgreSQL : les sauvegardes dites logiques et celles dites physiques. Chacune d’entre elle a ses spécificités et chacune d’entre elles répond à un besoin spécifique.
Ces deux types de sauvegardes sont, la plupart du temps, complémentaires.
La sauvegarde logique nécessite que le serveur soit en cours d’exécution. Un outil se connecte à la base et récupère la déclaration des différents objets ainsi que les données des tables.
La technique alors utilisée permet de s’assurer de la cohérence des
données : lors de la sauvegarde, l’outil ne voit pas les modifications
faites par les autres utilisateurs. Pour cela, quand il se connecte à la
base à sauvegarder, il commence une transaction pour que sa vision des
enregistrements de l’ensemble des tables soit cohérente. Cela empêche le
recyclage des enregistrements par VACUUM pour les
enregistrements dont il pourrait avoir besoin. Par conséquent, que la
sauvegarde dure 10 minutes ou 10 heures, le résultat correspondra au
contenu de la base telle qu’elle était au début de la transaction.
Des verrous sont placés sur chaque table, mais leur niveau est très
faible (Access Share). Il visent juste à éviter la suppression
des tables pendant la sauvegarde, ou la modification de leur structure.
Les opérations habituelles sont toutes permises en lecture ou écriture,
sauf quand elles réclament un verrou très invasif, comme
TRUNCATE, VACUUM FULL ou certains
LOCK TABLE. Les verrous ne sont relâchés qu’à la fin de la
sauvegarde.
Par ailleurs, pour assurer une vision cohérente de la base durant toute la durée de son export, cette transaction de longue durée est de type REPEATABLE READ, et non de type READ COMMITED, celui utilisé par défaut.
Il existe deux outils pour la sauvegarde logique dans la distribution officielle de PostgreSQL :
pg_dump, pour sauvegarder uniquement des bases de
l’instance, complètement ou partiellement, avec de nombreuses options et
formats ;pg_dumpall pour sauvegarder toutes les définitions et
données des bases en un seul script SQL, ainsi que les objets globaux
(rôles, tablespaces).Pour la restauration :
psql exécute les ordres SQL contenus dans des
dumps (sauvegardes) au format texte ;pg_restore traite uniquement les dumps au
format binaire, et produit le SQL qui permet de restaurer les
données.Il est important de bien comprendre que ces outils n’échappent pas au fonctionnement client-serveur de PostgreSQL. Ils « dialoguent » avec l’instance PostgreSQL uniquement en SQL, aussi bien pour la sauvegarde que la restauration.
Comme ce type d’outil n’a besoin que d’une connexion standard à la
base de données, il peut se connecter en local comme à distance. Cela
implique qu’il doive aussi respecter les autorisations de connexion
configurées dans le fichier pg_hba.conf.
L’export ne concerne que les données des utilisateurs : les tables
systèmes ne sont jamais concernées, il n’y a pas de risque de les
écraser lors d’un import. En effet, les schémas systèmes
pg_catalog et information_schema et leurs
objets sont gérés uniquement par PostgreSQL. Vous n’êtes d’ailleurs pas
censé modifier leur contenu, ni y ajouter ou y effacer quoi que ce
soit !
La configuration du serveur (fichiers postgresql.conf,
pg_hba.conf…) n’est jamais incluse et doit être sauvegardée
à part. Un export logique ne concerne que des données et structures.
Les extensions ne posent pas de problème non plus : la sauvegarde contiendra une mention de l’extension, et les données des éventuelles tables gérées par cette extension. Mais à la restauration, il faudra que les binaires de l’extension soient installés sur le système cible.
Toutes les données d’une instance PostgreSQL se trouvent dans des fichiers. Donc sauvegarder les fichiers permet de sauvegarder une instance. Cependant, cela ne peut pas se faire aussi simplement que ça.
Lorsque PostgreSQL est en cours d’exécution, il modifie certains fichiers du fait de l’activité des utilisateurs ou des processus (internes ou non) de maintenances diverses.
Pour garantir la cohérence des données, la seule solution serait de sauvegarder tous les fichiers lorsque l’instance est arrêtée (sauvegarde à froid), ce qui n’est concrètement envisageable que dans très peu de cas. Alors comment faire ?
La solution est d’effectuer des sauvegardes physiques à chaud et en continu en se reposant sur le mécanisme de PITR. PITR est l’acronyme de Point In Time Recovery, autrement dit restauration à un point dans le temps.
C’est une sauvegarde à chaud et surtout en continu. Là où une
sauvegarde logique du type pg_dump se fait par exemple une
fois toutes les 24h, la sauvegarde PITR se fait en continu grâce à
l’archivage des journaux de transactions. De ce fait, ce type de
sauvegarde diminue très fortement la fenêtre de perte de données.
Bien qu’elle se fasse à chaud, la sauvegarde reste cohérente grâce aux journaux de transactions qui contiennent toutes les modifications opérées sur les fichiers pendant la durée de la sauvegarde.
Ce type de sauvegarde est possible avec des outils spécifiques de
l’écosystème PostgreSQL comme pg_basebackup
(contrib), Barman ou encore pgBackRest.
L’opérateur sait gérer pour vous des sauvegardes dites physiques.
C’est le seul type de sauvegarde que vous allez pouvoir déclencher via
l’opérateur. Autrement dit, il existe des nouvelles ressources dans
Kubernetes, appelées Backup et ScheduledBackup
qui correspondent à une sauvegarde physique d’un Cluster
PostgreSQL.
Les sauvegardes logiques (faites avec pg_dump ou
pg_dumpall par exemple) pourront toujours se faire avec ces
outils dès lors que votre instance est accessible. À date, ce type de
sauvegarde n’est pas déclenchable déclarativement via CloudNativePG.
Plusieurs méthodes de sauvegarde physiques existent. Quelle que soit
la méthode, la configuration se fait dans l’objet Cluster
correspondant à vos instances, par exemple, quel plugin doit
être utilisé.
Certains paramètres peuvent également être renseignés dans les objets
Backup ou ScheduledBackup. C’est ce que nous
allons découvrir par la suite.
Aussi, vous pourrez effectuer ces sauvegardes à partir des instances secondaires pour décharger les instances primaires, et ce, quelle que soit la méthode choisie. Des points d’attention sont à avoir notamment lors de l’exécution de sauvegarde à froid.
La première méthode consiste à effectuer les sauvegardes sur un stockage objet de type S3, Azure Blob Storage ou Google Cloud Storage.
Cette méthode se repose sur un plugin de sauvegarde indépendant qui doit être installé dans le cluster Kubernetes. À l’heure actuelle, le seul plugin proposé est le plugin Barman Cloud. D’autres initiatives on vu le jour, notamment au sein de Dalibo, pour proposer pgBackRest comme alternative de plugin.
Le plugin est généralement utilisé pour l’archivage des
journaux de transactions (isWALArchiver). Couplé avec
l’archivage des journaux de transactions, vous obtenez une sauvegarde
PITR fonctionnelle pour votre instance.
Cette ressource est fournie par Barman Cloud Plugin. Elle représente un emplacement de stockage objet. Trois providers sont supportés : Amazon S3, Microsoft Azure Blob Storage ou encore Google Cloud Storage. Des services compatibles S3 peuvent être également utilisés comme MinIO ou encore Scaleway Object Storage.
D’un fournisseur de stockage à un autre, les champs
destinationPath et endpointURL peuvent
changer. En plus de la connaissance du point d’entrée de votre solution
de stockage, vous devez renseigner les informations de connexion dans la
section s3Credentials.
Ces informations là doivent être enregistrées dans un objet
Secret (objet Kubernetes). Dans l’exemple, le nom de ce
Secret est scaleway-api-secret. Voici ce à
quoi il pourrait ressembler.
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: scaleway-api-secret
type: Opaque
data:
ACCESS_KEY_ID: bWEgY2xlIGQgYWNjZXMK
ACCESS_REGION: ZnItcGFy
ACCESS_SECRET_KEY: bW9uIHNlY3JldCBiaWVuIGdhcmRlCg==Les valeurs de chacun des trois champs data doivent être encodées en BASE64.
La seconde méthode utilise quant à elle un mécanisme propre à l’API
de Kubernetes, le Volume Snapshot. C’est une fonctionnalité
qui doit être supportée par la Storage Class (et donc
in fine par le CSI) avec laquelle les volumes de
votre instance ont été créés.
Cette méthode va créer un objet Volume Snapshot dans
votre cluster Kubernetes qui contiendra un instantané du
Persistent Volume ciblé. Cette sauvegarde sera donc locale
à votre système de stockage et non plus envoyée sur un stockage objet.
Un snapshot sera créé pour chaque volume de votre instance
(storage et walStorage).
Des mécanismes plus complexes comme les sauvegardes incrémentales ou
différentielles sont possibles si la Storage Class le
permet.
Couplé avec l’archivage des journaux de transactions, vous obtenez une sauvegarde PITR fonctionnelle pour votre instance. Les journaux de transaction sont quant à eux stockés sur un stockage objet et nécessite toujours l’utilisation du plugin d’archivage.
Voici un exemple d’un objet Backup qui, une fois créé
dans le cluster Kubernetes, déclenchera une sauvegarde physique
du Cluster nommé postgresql. Si le
champ methode n’est pas mentionné, la sauvegarde se fera
sur un stockage objet.
Il existe d’autres paramètres de configuration, comme :
target : qui indique à partir de quelle instance doit
être faite la sauvegarde ;
prefer-standby : pour demander à la faire depuis un
secondaire ;primary : pour demander à la faire depuis le
primaire.method : permet de définir par quel moyen la sauvegarde
physique doit être faite ;
volumeSnapshot : en se basant sur la fonctionnalité de
Volume Snapshot. Votre CSI doit supporter
cette fonctionnalité pour utiliser cette méthode ;plugin : si la sauvegarde se fait à partir d’un plugin
autre que vous aurez déployé au préalable. Fonctionnalité encore en
test.Pour les sauvegardes qui utilisent la méthode plugin,
les informations sur l’emplacement de stockage seront reprises de la
configuration de l’objet spécifique du plugin. Selon le
plugin utilisé, il devrait exister deux dossiers, un contenant
les journaux archivés, un contenant les sauvegardes.
Pour les sauvegardes qui utilisent la méthode
volumeSnapshot, la configuration sera récupérée depuis
spec.backup.volumeSnapshot.
Par défaut, les sauvegardes se font à chaud. Seule la méthode par
Volume Snapshot permet de faire des sauvegardes à froid
(i.e instance arrêtée).
Il existe une deuxième ressource appelée ScheduledBackup
qui, comme son nom l’indique, permet de déclencher une sauvegarde
régulièrement. L’exemple donné correspond au déclenchement d’une
sauvegarde quotidienne à 20h00:00.
Quelques paramètres de configuration sont spécifiques à cet objet, comme :
schedule : définit le moment où la sauvegarde sera
déclenchée. Il y a bien six arguments, correspondant aux secondes,
minutes, heures, jours du mois, mois et jour de la semaine ;backupOwnerReference : indique à quelle ressource sera
rattachée cette sauvegarde ;
self : au ScheduledBackup qui a déclenché
cette sauvegarde ;cluster : au Cluster mentionné ;none: à aucune ressource.D’autres paramètres comme method ou target
peuvent être renseignés dans un ScheduledBackup.
Le paramètre backupOwnerReference a un impact sur la
manière dont sont conservés les objets Kubernetes Backup.
Dans l’exemple ci-dessus, si l’objet ScheduledBackup
masauvegardequotidienne est supprimé, tous les objets
Backup qui auraient été créés par la sauvegarde planifiée
seront supprimés. Dans le cas où backupOwnerReference est
configuré à cluster, les objets Backup seront
supprimés si l’objet Cluster est supprimé. À
none ils seront tout le temps conservés. Notez bien qu’il
s’agit bien des objets Kubernetes. Les sauvegardes qui se trouvent sur
le stockage S3 par exemple, ne seront pas supprimées.
Il est tout à fait possible de combiner ces deux types de déclenchements (manuel ou régulier) de sauvegardes.
L’archivage des journaux de transaction est fortement conseillé lorsque qu’il est question de sauvegarde physique car il permet notamment la mise en place de sauvegardes dites PITR (voir notre module I2).
CloudNativePG supporte ce mécanisme par défaut. L’archivage des
journaux se fait via l’intermédiaire d’un plugin. Le choix du
plugin reste libre. L’opérateur va même automatiquement activé
ce mécanisme pour que vous n’ayez pas à le faire plus tard
(archive_mode à on).
Si aucun plugin de sauvegarde n’est mentionné pour archiver les
journaux, aucun archivage qui ne sera fait. Le processus
archiver sera bien démarré et exécutera la commande de
archive_commande, mais renverra toujours un code retour
valide à cette demande d’archivage.
L’archive ne peut se faire que sur un stockage de type objet (type S3, Google Cloud Storage, Azure Blob Storage ou MinIO). C’est le cas quelque soit la méthode de sauvegarde utilisée.
Il est nécessaire de créer une ressource ObjectStore au
sein du cluster Kubernetes qui sera réutilisée plus tard par
les objets Cluster PostgreSQL.
Pour configurer l’archivage sur un Cluster, il est
demandé de renseigner spec.plugins avec le nom du
plugin, s’il a la capacité d’archiver des journaux
(isWALArchiver) et l’ObjectStore sur lequel
seront envoyés les journaux. Par exemple :
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Cluster
[…]
spec:
plugins:
- name: barman-cloud.cloudnative-pg.io
isWALArchiver: true
parameters:
barmanObjectName: scaleway-storeLa première chose à noter est qu’une restauration d’une instance avec CloudNativePG se fera toujours par la création d’une nouvelle instance. Autrement dit, il n’est pas possible de faire une restauration sur une instance déjà déployée. La restauration in-place n’est pas possible.
CloudNativePG se base sur une sauvegarde physique pour créer cette
nouvelle instance. Le paramètre de configuration
spec.bootstrap.recovery permet de configurer cette
restauration. Lorsque ce paramétre est utilisée dans le fichier
YAML, CloudNativePG comprend qu’il doit créer
(bootstrap) une instance à partir d’une sauvegarde.
Comme l’archive_command, le paramètre
restore_command est déjà positionné par l’opérateur et
utilise l’instance-manager. Cette fois-ci c’est la commande
wal-restore qui est utilisée.
/controller/manager wal-restore --log-destination /controller/log/postgres.json %f %p
La source utilisée pour la restauration peut être de nature
différente selon la méthode (method) de la sauvegarde.
bootstrap.recovery.source associé à
externalClusters. La partie barmanObjectStore
contiendra alors toutes les informations du stockage objets où se trouve
la sauvegarde. Par exemple : spec:
[…]
bootstrap:
recovery:
source: clusterBackup
externalClusters:
- name: clusterBackup
barmanObjectStore:
[…]Volume Snapshot, vous devrez
utiliserbootstrap.recovery.volumeSnapshots.storage. Dans le cas où
le snapshot a été fait depuis une instance ayant deux espaces de
stockage (storage et walStorage) vous devez
également le renseigner.Quelques éléments supplémentaires sont à prendre en compte. Tout
d’abord, CloudNativePG part du principe que la base
app existe dans la sauvegarde et qu’elle a pour
propriétaire app. Si vous utilisez d’autres noms, vous
devez le renseigner dans la partie recovery. Aussi, si vous
souhaitez conserver un mot de passe en particulier pour le rôle par
défaut, vous devez renseigner le Secret à utiliser.
Autrement, CloudNativePG se chargera d’en générer un aléatoirement.
Par défaut, la sauvegarde se fera en rejouant l’intégralité des
journaux de transactions disponibles sur la dernière
timeline. Il est possible de faire une restauration de type
Point In Time Recovery en renseignant le champs
bootstrap.recovery.recoveryTarget. Par exemple :
[…]
recoveryTarget:
# Time base target for the recovery
targetTime: "2023-08-11 11:14:21.00000+02"D’autres cibles de restauration existent, comme :
targetTime : l’horodatage auquel vous souhaitez
restaurer votre instance ;targetXID : l’ID de transaction jusqu’auquel vous
souhaitez restaurer votre instance ;targetName : le nom du point de restauration que vous
aurez créé au préalable avec
pg_create_restore_point() ;targetLSN : La position dans les journaux de
transactions à laquelle arrêter la restauration ;targetImmediate : Indique si la restauration doit
s’arrêter dès qu’un point de consistance est atteint.La version en ligne des solutions de ces TP est disponible sur https://dali.bo/k3_solutions.
Comme vous le savez certainement, il existe le concept de sauvegarde physique PITR comme mécanisme de sauvegarde d’une instance. Pour mettre en place cela, il est d’abord nécessaire de faire une sauvegarde physique de l’arborescence de l’instance. Ceci peut être fait à chaud. Le second élément essentiel est l’archivage des journaux de transactions (WAL) qui seront rejoués après une restauration pour rétablir un état cohérent.
En déployant une instance avec CloudNativePG, la seule solution de
sauvegarde PITR utilisable est Barman Cloud. Très connu
dans l’écosystème PostgreSQL, cet outil nous permet de faire la
sauvegarde physique et l’archivage des WALs. Les commandes passées pour
la mettre en place le seront de manière automatique mais une
configuration doit être rajoutée dans le fichier YAML de notre
Cluster.
La page de documentation du projet Barman Cloud CNPG-I plugin peut vous aider.
La mise en place d’une solution de sauvegarde nécessite, depuis la version 1.26, l’installation d’un plugin dédié aux sauvegardes. Le projet CloudNativePG met à disposition le plugin Barman Cloud CNPG-I.
Nous allons donc l’installer sur notre cluster Kubernetes. Aussi,
l’outil cert-manager doit être présent dans le cluster
Kubernetes. Il est utilisé pour la génération de certificats pour la
communication entre l’opérateur et le plugin de sauvegarde.
Installer
cert-manageravec la commande suivante.
kubectl apply -f https://github.com/cert-manager/cert-manager/releases/download/v1.20.2/cert-manager.yaml
Patienter quelques minutes, le temps que
cert-managers’installe, puis installer le plugin avec la commande suivante.
kubectl apply -f https://github.com/cloudnative-pg/plugin-barman-cloud/releases/download/v0.14.0/manifest.yaml
Vérifier que le plugin est bien installé dans le
Namespacecnpg-system.
Créer le fichier
~/s3-creds.yamlavec le contenu suivant.
Les paramètres ACCESS_* doivent contenir l’information
encodée en BASE64. Si vous utilisez la commande echo,
n’oubliez pas l’option -n qui empêche la prise en compte du
saut de ligne. Les informations vous seront données par le
formateur.
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: s3-creds
type: Opaque
data:
ACCESS_KEY_ID: CHANGEME
ACCESS_REGION: ZnItcGFy
ACCESS_SECRET_KEY: CHANGEMECréer le
Secretdans votre cluster Kubernetes avec la commandekubectl apply -f ~/s3-creds.yaml.
Pour cette partie du TP, nous allons créer une autre instance PostgreSQL (
postgresql-with-backup-demo), donc un objet de typeClusteret un nouveau nom.
Créer le fichier
~/postgresql-with-backup-demo.yamlavec le contenu suivant.
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Cluster
metadata:
name: postgresql-with-backup-demo
spec:
imageName: ghcr.io/cloudnative-pg/postgresql:17.5-standard-bookworm
instances: 1
storage:
size: 5Gi
walStorage:
size: 5Gi
postgresql:
parameters:
shared_buffers: '256MB'
max_connections: '10'
work_mem: "8MB"
archive_timeout: "20min"
resources:
requests:
memory: "256Mi"
cpu: "0.5"
limits:
memory: "512Mi"
cpu: "1"
plugins:
- name: barman-cloud.cloudnative-pg.io
isWALArchiver: true
parameters:
barmanObjectName: objectstore-demo La partie backup indique quel plugin de
sauvegarde utilisé, ici Barman Cloud. Il est également
indiqué que c’est ce plugin qui sera en charge de l’archivage
des journaux de transactions grâce au paramètre
isWALArchiver à true.
Créer le fichier
~/objectstore-demo.yamlpour créer l’ObjectStorequi sera utilisé par le nouveauCluster. N’oubliez pas de modifier CHANGEME dans ledestinationPathen gardant bien le dernier/(mettre quelque chose de reconnaissable et unique).
apiVersion: barmancloud.cnpg.io/v1
kind: ObjectStore
metadata:
name: objectstore-demo
spec:
configuration:
destinationPath: "s3://demo-cnpg/CHANGEME/"
endpointURL: "https://s3.fr-par.scw.cloud"
s3Credentials:
accessKeyId:
name: s3-creds
key: ACCESS_KEY_ID
secretAccessKey:
name: s3-creds
key: ACCESS_SECRET_KEY
region:
name: s3-creds
key: ACCESS_REGION
wal:
compression: gzipCréer l’
ObjectStoreavec la commande :
kubectl apply -f ~/objectstore-demo.yaml
Créer le nouveau
ClusterPostgreSQL avec la commande :
kubectl apply -f ~/postgresql-with-backup-demo.yaml
Vérifier que l’archivage se passe correctement directement dans la vue
pg_stat_archiver.
Nous demander de vous montrer, sur l’interface Scaleway, le
Bucketet le dossier que vous avez utilisé.
C’est un super point de départ. Mais pour le moment, il n’est pas possible de faire quelconque restauration comme il nous manque une sauvegarde complète de l’instance.
Créer le fichier
~/letsbackup.yamlavec le contenu suivant :
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Backup
metadata:
name: first-backup
spec:
cluster:
name: postgresql-with-backup-demo
method: plugin
pluginConfiguration:
name: barman-cloud.cloudnative-pg.ioCréer cette ressource avec
kubectl.
Vérifier le statut de l’objet
Backup.
Chercher dans les traces du
Podune preuve que la sauvegarde complète s’est bien déroulée.
Nous demander de vous montrer, sur l’interface Scaleway, le
Bucketet le dossier que vous avez utilisé.
Se connecter à l’instance. Créer une table et insérer quelques données.
Forcer la création d’un nouveau journal de transactions avec
SELECT pg_switch_wal();.
Les restaurations se font obligatoirement dans une nouvelle instance
PostgreSQL. Le principe de restauration in-place n’est donc pas
possible. Attention donc si vous souhaitez conserver le nom du
Cluster vous devrez détruire le précédent
Cluster qui porterait ce nom.
Maintenant qu’une instance est déployée et qu’une sauvegarde a été faite, attardons-nous sur les manières qui existent pour restaurer une instance.
Aussi, c’est l’occasion de faire un petit rappel ! N’oubliez pas de tester vos procédures de restauration fréquemment !
Simuler un crash. Détruire l’instance
postgresql-with-backup-demo(Nous sommes bien évidemment ici dans un exercice de destruction maîtrisé par des professionnels).
Créer un nouveau fichier
~/postgresql-restored-demo.yamlavec le contenu suivant. L’idée est de créer une nouvelle instancepostgresql-restored-demoet d’indiquer avec la sectionbootstrapqu’elle doit démarrer à partir d’une sauvegarde.
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Cluster
metadata:
name: postgresql-restored-demo
spec:
imageName: ghcr.io/cloudnative-pg/postgresql:17.5-standard-bookworm
instances: 1
storage:
size: 5Gi
walStorage:
size: 5Gi
postgresql:
parameters:
shared_buffers: '256MB'
max_connections: '10'
work_mem: '8MB'
archive_timeout: '20min'
resources:
requests:
memory: "256Mi"
cpu: "0.5"
limits:
memory: "512Mi"
cpu: "1"
bootstrap:
recovery:
source: source
externalClusters:
- name: source
plugin:
name: barman-cloud.cloudnative-pg.io
parameters:
barmanObjectName: objectstore-demo
serverName: postgresql-with-backup-demo
plugins:
- name: barman-cloud.cloudnative-pg.io
isWALArchiver: true
parameters:
barmanObjectName: objectstore-demo # réutilisation du bucket S3Créer votre nouvelle instance avec
kubectl apply -f ~/postgresql-restored-demo.yaml.
Lorsque l’instance est prête, s’y connecter et vérifier que les données s’y trouvent bien.
Supprimer les instances
postgresql-demoqui ne vont plus nous servir par la suite.
Il est possible de programmer des sauvegardes régulières avec la
ressource ScheduledBackup.
Voici un exemple de définition qui permet de déclencher une
sauvegarde appelée backup-every-day tous les jours à 16h00
pour le cluster postgresql-restored-demo :
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: ScheduledBackup
metadata:
name: backup-every-day
spec:
schedule: "0 42 18 * * *"
backupOwnerReference: self
cluster:
name: postgresql-restored-demo
method: plugin
pluginConfiguration:
name: barman-cloud.cloudnative-pg.ioAttention, l’option schedule prend bien six paramètres
(le premier étant les secondes), contrairement au CronJob
dans Kubernetes ou aux lignes de /etc/crontab qui n’en
prennent que cinq.
Créer le fichier
~/backup-every-day.yamlavec le contenu ci-dessus en modifiant l’heure d’exécution pour que la sauvegarde s’exécute dans 5 à 10 minutes.
Créer l’objet
ScheduledBackupaveckubectl.
Suivez les traces de l’opérateur avec
kubectl logs -n cnpg-system cnpg-controller-manager-6b9f78f594-hd5qq | grep backup | jq. Vous devriez voir le déclenchement de la sauvegarde.
Comme vous le savez certainement, il existe le concept de sauvegarde physique PITR comme mécanisme de sauvegarde d’une instance. Pour mettre en place cela, il est d’abord nécessaire de faire une sauvegarde physique de l’arborescence de l’instance. Ceci peut être fait à chaud. Le second élément essentiel est l’archivage des journaux de transactions (WAL) qui seront rejoués après une restauration pour rétablir un état cohérent.
En déployant une instance avec CloudNativePG, la seule solution de
sauvegarde PITR utilisable est Barman Cloud. Très connu
dans l’écosystème PostgreSQL, cet outil nous permet de faire la
sauvegarde physique et l’archivage des WALs. Les commandes passées pour
la mettre en place le seront de manière automatique mais une
configuration doit être rajoutée dans le fichier YAML de définition.
La mise en place d’une solution de sauvegarde nécessite, depuis la version 1.26, l’installation d’un plugin dédié aux sauvegardes. Le projet CloudNativePG met à disposition le plugin Barman Cloud CNPG-I.
Nous allons donc l’installer sur notre cluster Kubernetes. Aussi,
l’outil cert-manager doit être présent dans le cluster
Kubernetes. Il est utilisé pour la génération de certificats pour la
communication entre l’opérateur et le plugin de sauvegarde.
Installer
cert-manageravec la commande suivante.
kubectl apply -f https://github.com/cert-manager/cert-manager/releases/download/v1.19.2/cert-manager.yaml
Patienter quelques minutes, le temps que
cert-managers’installe, puis installer le plugin avec la commande suivante.
kubectl apply -f https://github.com/cloudnative-pg/plugin-barman-cloud/releases/download/v0.14.0/manifest.yaml
Vérifier que le plugin est bien installé dans le
Namespacecnpg-system.
kubectl get pod -n cnpg-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
barman-cloud-6858cdc47f-gr2bh 1/1 Running 0 3m32s
cnpg-controller-manager-7b7fcf5cf6-8rmj9 1/1 Running 0 9m18s
Créer le fichier
~/s3-creds.yamlavec le contenu suivant.
Les paramètres ACCESS_* doivent contenir l’information
encodée en BASE64. Si vous utilisez la commande echo,
n’oubliez l’option -n qui empêche la prise en compte du
saut de ligne. Les informations vous seront données par le
formateur.
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: s3-creds
type: Opaque
data:
ACCESS_KEY_ID: CHANGEME
ACCESS_REGION: ZnItcGFy
ACCESS_SECRET_KEY: CHANGEMECréer le
Secretdans votre cluster Kubernetes avec la commandekubectl apply -f ~/s3-creds.yaml.
kubectl apply -f s3-creds.yaml
secret/s3-creds created
Ce Secret contient les informations de la clé API qui
permettra de s’authentifier au Bucket S3 et de déposer les
WAL et les sauvegardes.
Pour cette partie du TP, nous allons créer une autre instance PostgreSQL (
postgresql-with-backup-demo), donc un objet de typeClusteret un nouveau nom.
Créer le fichier
~/postgresql-with-backup-demo.yamlavec le contenu suivant.
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Cluster
metadata:
name: postgresql-with-backup-demo
spec:
imageName: ghcr.io/cloudnative-pg/postgresql:17.5-standard-bookworm
instances: 1
storage:
size: 5Gi
walStorage:
size: 5Gi
postgresql:
parameters:
shared_buffers: '256MB'
max_connections: '10'
work_mem: "8MB"
archive_timeout: "20min"
resources:
requests:
memory: "256Mi"
cpu: "0.5"
limits:
memory: "512Mi"
cpu: "1"
plugins:
- name: barman-cloud.cloudnative-pg.io
isWALArchiver: true
parameters:
barmanObjectName: objectstore-demo La partie backup indique quel plugin de
sauvegarde utilisé, ici Barman Cloud. Il est également
indiqué que c’est ce plugin qui sera en charge de l’archivage
des journaux de transactions grâce au paramètre
isWALArchiver à true.
Créer le fichier
~/objectstore-demo.yamlpour créer l’ObjectStorequi sera utilisé par le nouveauCluster. N’oubliez pas de modifier CHANGEME dans ledestinationPathen gardant bien le dernier/(mettre quelque chose de reconnaissable et unique).
apiVersion: barmancloud.cnpg.io/v1
kind: ObjectStore
metadata:
name: objectstore-demo
spec:
configuration:
destinationPath: "s3://demo-cnpg/CHANGEME/"
endpointURL: "https://s3.fr-par.scw.cloud"
s3Credentials:
accessKeyId:
name: s3-creds
key: ACCESS_KEY_ID
secretAccessKey:
name: s3-creds
key: ACCESS_SECRET_KEY
region:
name: s3-creds
key: ACCESS_REGION
wal:
compression: gzipLa configuration des paramètres endpointURL et
destinationPath devra être adaptée selon votre fournisseur
de stockage S3. Les paramètres ci-dessus fonctionnent bien avec
Scaleway. Faites vraiment attention, vous risquerez de perdre beaucoup
de temps… vraiment :-).
Créer l’
ObjectStoreavec la commande :
kubectl apply -f ~/objectstore-demo.yaml
Créer le nouveau
ClusterPostgreSQL avec la commande :
kubectl apply -f ~/postgresql-with-backup-demo.yaml
Vérifier que l’archivage se passe correctement directement dans la vue
pg_stat_archiver.
kubectl cnpg psql postgresql-with-backup-demo
postgres=# \x
Expanded display is on.
postgres=# SELECT * FROM pg_stat_archiver ;
-[ RECORD 1 ]------+------------------------------
archived_count | 2
last_archived_wal | 000000010000000000000002
last_archived_time | 2025-12-12 10:22:11.071834+00
failed_count | 0
last_failed_wal |
last_failed_time |
stats_reset | 2025-12-12 10:20:09.349145+00
Nous demander de vous montrer, sur l’interface Scaleway, le
Bucketet le dossier que vous avez utilisé.
Pour ce TP, nous sommes passés par la solution
Object Storage de Scaleway compatible S3. Voici un exemple
de ce qu’il sera créé dans le Bucket.
Le dossier pierrick est bien créé dans le
Bucket.
On y retrouve dedans un dossier avec le nom du cluster PostgreSQL…
…qui contient lui-même un dossier wals.
Les journaux (WAL) sont enregistrés dans des dossiers qui reprennent
la timeline de l’instance.
Et enfin, dans ce dernier dossier, se trouvent les journaux de transaction compressés.
C’est un super point de départ. Mais pour le moment, il n’est pas possible de faire quelconque restauration comme il nous manque une sauvegarde complète de l’instance.
Créer le fichier
~/letsbackup.yamlavec le contenu suivant :
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Backup
metadata:
name: first-backup
spec:
cluster:
name: postgresql-with-backup-demo
method: plugin
pluginConfiguration:
name: barman-cloud.cloudnative-pg.ioIl faut donner un nom à cet objet Backup et le nom du
cluster PostgreSQL que l’on souhaite sauvegarder ainsi qu’avec quelle
méthode de sauvegarde cela va être fait, ici via le plugin
Barman Cloud.
Créer cette ressource avec avec
kubectl.
kubectl apply -f ~/letsbackup.yaml
backup.postgresql.cnpg.io/first-backup created
Vérifier le statut de l’objet
Backup:
kubectl get backup
NAME AGE CLUSTER METHOD PHASE ERROR
first-backup 14s postgresql-with-backup-demo plugin started
Chercher dans les traces du
Podune preuve que la sauvegarde complète s’est bien déroulée.
kubectl logs postgresql-with-backup-demo-1 | grep completed | jq
{
"level": "info",
"ts": "2025-12-12T10:29:49.602829931Z",
"msg": "Backup completed",
"pluginConfiguration": {
"name": "barman-cloud.cloudnative-pg.io"
},
"backupName": "first-backup",
"backupNamespace": "default",
"logging_pod": "postgresql-with-backup-demo-1"
}Au niveau de l’interface Scaleway, un nouveau dossier
base est apparu à côté de wals.
Il contient toutes les sauvegardes faites jusqu’à présent.
La sauvegarde physique se trouve dans ce dossier et comporte un
fichier d’informations et une archive tar.
Incroyable ! Nous avons une sauvegarde et un archivage des WALs qui semblent se dérouler correctement. Mais, qu’est ce qu’il se cache derrière cela ?
La première chose que nous pouvons chercher à savoir par exemple, est
quel outil est utilisé pour archiver les journaux. Le paramètre
archive_command nous donne un début de réponse.
kubectl exec -it postgresql-with-backup-demo-1 -- psql -c "SHOW archive_command"
archive_command
------------------------------------------------------------------------------------
/controller/manager wal-archive --log-destination /controller/log/postgres.json %p
(1 row)
Un outil appelé manager présent dans le conteneur est
utilisé avec l’option wal-archive suivie de plusieurs
paramètres. %p est un placeholders qui permet
d’indiquer le WAL courant.
Se connecter à l’instance. Créer une table et insérer quelques données.
kubectl exec -it postgresql-with-backup-demo-1 -- psql
ou, via le plugin :
kubectl cnpg psql postgresql-with-backup-demo
CREATE TABLE t1 (i int);
INSERT INTO t1 SELECT generate_series(1, 100);
CHECKPOINT ;Ne pas oublier d’exécuter l’ordre CHECKPOINT qui
permettra de forcer la synchronisation des données sur disque et la
création d’un point de cohérence sans attendre l’expiration de
checkpoint_timeout.
Forcer la création d’un nouveau journal de transactions avec
SELECT pg_switch_wal();.
postgres=# SELECT pg_switch_wal();
pg_switch_wal
---------------
1/FFCFCAA8
(1 row)
Il devrait apparaitre dans votre Bucket S3.
Les restaurations se font obligatoirement dans une nouvelle instance
PostgreSQL. Le principe de restauration in-place n’est donc pas
possible. Attention donc si vous souhaitez conserver le nom du
Cluster vous devrez détruire le précédent
Cluster qui porterait ce nom.
Maintenant qu’une instance est déployée et qu’une sauvegarde a été faite, attardons-nous sur les manières qui existent pour restaurer une instance.
Aussi, c’est l’occasion de faire un petit rappel ! N’oubliez pas de tester vos procédures de restauration fréquemment !
Simuler un crash. Détruire l’instance
postgresql-with-backup-demo(Nous sommes bien évidemment ici dans un exercice de destruction maîtrisé par des professionnels).
kubectl delete -f ~/postgresql-with-backup-demo.yaml
Créer un nouveau fichier
~/postgresql-restored-demo.yamlavec le contenu suivant. L’idée est de créer une nouvelle instancepostgresql-restored-demoet d’indiquer avec la sectionbootstrapqu’elle doit démarrer à partir d’une sauvegarde.
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Cluster
metadata:
name: postgresql-restored-demo
spec:
imageName: ghcr.io/cloudnative-pg/postgresql:17.5-standard-bookworm
instances: 1
storage:
size: 5Gi
walStorage:
size: 5Gi
postgresql:
parameters:
shared_buffers: '256MB'
max_connections: '10'
work_mem: '8MB'
archive_timeout: '20min'
resources:
requests:
memory: "256Mi"
cpu: "0.5"
limits:
memory: "512Mi"
cpu: "1"
bootstrap:
recovery:
source: source
externalClusters:
- name: source
plugin:
name: barman-cloud.cloudnative-pg.io
parameters:
barmanObjectName: objectstore-demo
serverName: postgresql-with-backup-demo
plugins:
- name: barman-cloud.cloudnative-pg.io
isWALArchiver: true
parameters:
barmanObjectName: objectstore-demo # réutilisation du bucket S3L’emplacement de la sauvegarde est indiqué dans l’attribut
source de la section bootstrap.recovery. Il
fait référence à un externalClusters qui contient les
informations de l’ObjectStore utilisé et présent dans le
cluster Kuberetes.
Créer votre nouvelle instance avec
kubectl apply -f ~/postgresql-restored-demo.yaml.
kubectl apply -f ~/postgresql-restored-demo.yaml
Lorsque l’instance est prête, s’y connecter et vérifier que les données s’y trouvent bien.
kubectl exec -it postgresql-restored-demo-1 -c postgres -- psql -c "select count(*) from t1;"
count
-------
100
(1 row)
La méthode que nous venons de suivre, suppose que vous ayez accès à
l’objet ObjectStore créé dans le cluster
Kubernetes. Mais qu’en est-il si c’est tout le cluster
Kubernetes qui est en panne et doit être recréé ?
Dans ce cas-là, l’objet ObjectStore n’existe plus. Soit
vous le recréez, soit vous renseignez directement les informations de
connexion au stockage S3.
Du côté du Bucket S3, un nouveau dossier est
automatiquement créé avec le nom du nouvel objet Cluster.
Cela est dû à la partie plugins dans laquelle nous avons
indiqué de réutiliser l’ObjectStore précédent.
Dans cet exemple, la restauration s’est faite sur le même
cluster Kubernetes. Dans le cas où vous devez la faire
ailleurs, n’oubliez pas de recréer le Secret qui contient
les informations de l’API Key nécessaire à l’accès au stockage S3.
Supprimer les instances
postgresql-demoqui ne vont plus nous servir par la suite.
kubectl delete -f postgresql-demo.yaml
Il ne doit rester que le cluster PostgreSQL
postgresql-restored-demo.
kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
postgresql-restored-demo-1 1/1 Running 2 (26m ago) 2d15h
Il est possible de programmer des sauvegardes régulières avec la
ressource ScheduledBackup.
Voici un exemple de définition qui permet de déclencher une
sauvegarde appelée backup-every-day tous les jours à 16h00
pour le cluster postgresql-restored-demo :
apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: ScheduledBackup
metadata:
name: backup-every-day
spec:
schedule: "0 42 18 * * *"
backupOwnerReference: self
cluster:
name: postgresql-restored-demo
method: plugin
pluginConfiguration:
name: barman-cloud.cloudnative-pg.ioAttention, l’option schedule prend bien six paramètres
(le premier étant les secondes), contrairement au CronJob
dans Kubernetes ou aux lignes de /etc/crontab qui en prenne
que cinq.
Créer le fichier
~/backup-every-day.yamlavec le contenu ci-dessus en modifiant l’heure d’exécution pour que la sauvegarde s’exécute dans 5 à 10 minutes.
Créer l’objet
ScheduledBackupaveckubectl.
kubectl apply -f ~/backup-every-day.yaml
scheduledbackup.postgresql.cnpg.io/backup-every-day created
Suivez les traces de l’opérateur avec
kubectl logs -n cnpg-system cnpg-controller-manager-6b9f78f594-hd5qq | grep backup | jq. Vous devriez voir le déclenchement de la sauvegarde.
kubectl logs -n cnpg-system cnpg-controller-manager-6b9f78f594-hd5qq | grep backup | jq
{
"level": "info",
"ts": "2025-12-15T18:42:00.095050921Z",
"msg": "Starting backup",
"controller": "backup",
"controllerGroup": "postgresql.cnpg.io",
"controllerKind": "Backup",
"Backup": {
"name": "backup-every-day-20251215184200",
"namespace": "default"
},
"namespace": "default",
"name": "backup-every-day-20251215184200",
"reconcileID": "65490b4b-415b-41d2-be86-b1bab33de9b4",
"cluster": "postgresql-restored-demo",
"pod": "postgresql-restored-demo-1"
}Vous verrez alors la sauvegarde sur votre emplacement de stockage S3.