Kubernetes Secrets 災難還原與備份策略詳解

– 11 分鐘閱讀

Kubernetes Secrets 儲存敏感資訊，其備份和還原至關重要。本文將探討不同備份策略，包括 etcd 備份和使用 HashiCorp Vault 等外部工具。etcd 備份能還原整個叢集狀態，但操作複雜且安全性考量較高。Vault 則提供更細粒度的控制和更進階的災難還原功能，但需要額外設定和整合。無論選擇哪種方法，備份都需完整、定期更新且安全儲存，以確保系統在災難發生時能快速還原。文章也將探討地理複製、即時點快照、版本控制等不同備份策略，並分析其優缺點，例如地理複製提供異地備援但成本較高，即時點快照能確保資料完整性但可能導致部分資料丟失。最後，文章強調了定期測試備份和災難還原計劃的重要性，並建議加密備份資料、限制存取許可權、維護多個版本以及保留詳細的稽核日誌，以確保系統安全和可靠性。

傾盤還原與備份

在這一章節中，玄貓將探討 Kubernetes Secrets 的災難還原與備份策略。由於 Secrets 中包含敏感資訊，因此備份和還原策略顯得尤為重要。本章節將涵蓋以下主題：

災難還原與備份的重要性

理解為何災難還原與備份對於 Secrets 管理至關重要。

備份策略

探討不同的備份策略及其實施方法。

備份中的安全性

確保備份過程中的安全性以防止資料洩露。

設計災難還原計劃

設計一個適合組織基礎設施和策略的災難還原計劃。

技術需求

在這一章節中，玄貓將使用一套行業標準工具來探討 Kubernetes Secrets 的備份與還原策略。瞭解如何使用這些工具來管理 Secrets 將增強設計堅固且安全 Secrets 系統的能力。

災難還原與備份策略

在現代的資訊科技環境中，Kubernetes 作為一個強大的容器協調平台，廣泛應用於各種企業和開發環境中。然而，隨著系統複雜性的增加，確保系統的安全性和可靠性變得越來越重要。這裡，玄貓將帶大家探討如何在 Kubernetes 中進行災難還原和備份策略，特別是針對敏感資料的管理。

所需工具

  • minikube：這是一個允許我們在個人電腦上執行單節點 Kubernetes 叢集的工具，非常適合學習和開發。
  • HashiCorp Vault：Vault 是一個安全的外部機密管理系統，我們將使用它來演示如何備份和還原機密。
  • Helm：Helm 是 Kubernetes 的套件管理器，我們將使用它來佈署應用程式和服務。

介紹機密災難還原與備份

Kubernetes 生態系統提供了多種管理敏感資料和憑證資訊的方式，這些資料通常被稱為機密。在這個動態且複雜的環境中，災難還原和備份變得非常關鍵。當我們談論備份時，它可能涵蓋多種意義，取決於機密管理的架構。

內建機密管理

Kubernetes 提供了一個內建的鍵值儲存系統，所有叢集資料（包括機密）都儲存在 etcd 中。如果發生災難，etcd 的備份可以幫助還原整個叢集狀態，包括機密。然而，這種還原過程可能會很複雜，尤其是考慮到機密的敏感性。

中央化機密管理

另一種方法是使用中央化的機密管理系統，如 HashiCorp Vault，這些系統可以與 Kubernetes 互動。在這些系統中，機密不會儲存在 etcd 中，而是儲存在中央化且受保護的儲存中。這種方法提供了更細粒度的機密控制許可權，並通常包括更高階的災難還原功能。

無論選擇哪種方法來管理機密，備份的核心概念依然相同：提供一種方式來在發生災難時還原 Kubernetes 系統到可運作狀態。備份應該是全面性的、定期更新且安全儲存的，以確保在需要時能夠有效使用。

機密災難還原與備份的重要性

在任何環境中，機密通常被視為最重要的一級服務。這意味著像 API 金鑰、密碼、令牌、憑證等機密是服務之間互動和安全通訊的關鍵。如果它們丟失或被篡改，影響可能會非常嚴重且廣泛。

服務可用性

首先，執行於 Kubernetes 平台上的使用者應用程式高度依賴這些機密來執行其操作。它們需要機密來連線資料函式庫、驗證內部或外部服務、介面第三方 API 等。如果機密管理系統發生故障或丟失了機密，這些應用程式可能無法正常運作。這可能導致營運完全停滯，直到機密被還原為止。

機密重建挑戰

沒有適當的備份，在災難事件發生時機密可能會永久丟失。重新建立機密往往是一個具有挑戰性的過程。很多時候這些機密無法簡單地重新生成而不經過複雜過程。例如從第三方供應商獲得的機密通常需要經過特定程式和安全檢查才能重新發布。某些機密可能根據特定硬體或時間資訊而無法輕易重建。

安全影響

此外，一個強大的備份和災難還原策略對安全至關重要。在不幸發生安全漏洞導致機密被破壞時, 能夠回退並動態更新機密或根據短時間的有效時間( TTL )使其回到安全狀態, 可以最小化暴露視窗及潛在破壞, 避免破壞機秘被濫用。

法規要求

最後, 在許多行業, 能夠還原關鍵系統( 包括機秘管理 ) 不僅僅是良好的做法, 而是法律規定. 不遵守可能導致嚴重罰款, 不提及由於嚴重停機或資料丟失導致聲譽受損.

實際案例：HashiCorp Vault 與 Kubernetes 整合

為了更好地理解如何實作災難還原與備份策略，我們可以考慮一個具體案例：使用 HashiCorp Vault 與 Kubernetes 的整合。

功能介紹

HashiCorp Vault 是一個專門設計來管理敏感資料（如機秘）的工具。它提供了強大的加密功能、存取控制以及稽核功能。Vault 可以與 Kubernetes 整合，提供更高層次的安全性和靈活性。

# 安裝 Vault 的 Helm Chart
helm repo add hashicorp https://helm.releases.hashicorp.com
helm install vault hashicorp/vault

備份與還原策略

  1. Vault 組態：首先需要組態 Vault 來儲存 Kubernetes 的機秘。
  2. 定期備份：定期從 Vault 中提取並備份敏感資料。
  3. 還原流程：在發生災難時，從備份中還原資料到 Vault 中。

此圖示展示了 HashiCorp Vault 與 Kubernetes 的整合流程

  graph TD;
    A[Kubernetes Cluster] --> B[HashiCorp Vault];
    B --> C[Secret Storage];
    C --> D[Backup System];
    D --> E[Recovery Process];
    E --> A;

內容解析：

  1. Kubernetes Cluster：Kubernetes 叢集需要存取 HashiCorp Vault 中的敏感資料。
  2. HashiCorp Vault：Vault 作為中央化的敏感資料管理工具。
  3. Secret Storage：Vault 中儲存了所有敏感資料。
  4. Backup System：定期從 Vault 中提取並進行備份。
  5. Recovery Process：在發生災難時從 Backup System 還原資料到 Vault 中。

災難還原與備份的重要性

在現代資訊技術中，備份與災難還原策略是維持系統穩定性與安全性的關鍵。特別是對於敏感資料如 Kubernetes Secrets，不當的備份策略可能導致嚴重的安全風險與系統中斷。以下，玄貓將探討一些實際案例，說明備份的重要性。

情境分析：缺乏備份導致服務中斷

假設有一家快速成長的電商公司，依賴 Kubernetes 來管理其應用程式佈署。某次系統故障導致其 Kubernetes 叢集當機，儘管大部分服務都能從備份中還原，但該公司發現未單獨備份儲存在 Kubernetes 中的 Secrets（如支付閘道器的 API 金鑰和資料函式庫認證）。

結果，電商平台癱瘓，數千筆交易被迫暫停。該公司花了數天時間重新生成 Secrets、重新組態並還原平台運作。這段期間內，該公司因銷售損失和客戶信任下降而遭受了重大財務損失。

情境分析：備份安全不足導致安全漏洞

另一個案例是全球科技 SaaS 公司，它使用集中式 Secrets 管理系統與其 Kubernetes 叢集整合。儘管該公司擁有完善的備份策略，但其備份本身並未加密或妥善保護。

2022年，一群網路犯罪分子突破了該公司的備份儲存並取得未加密的 Secrets。這些駭客利用這些 Secrets 進行未經授權的行動，從資料竊取到向公司服務注入惡意程式碼。此次事件導致嚴重安全漏洞，損害了公司聲譽並造成重大財務損失。

儘管該公司擁有備份策略，但由於缺乏對備份本身的存取控制以及加密和安全措施，最終導致了這次嚴重事件。這強調了在管理 Secrets 和備份時，確保適當安全措施的重要性。

在 Kubernetes 環境中，備份和災難還原策略是 Secrets 管理的重要組成部分。透過快速從備份中還原丟失或無法存取的 Secrets，應用程式可以在系統故障或災難發生時以最小中斷還原執行。此外，加強安全性：在發生安全漏洞時，系統可以使用可信任的備份回到安全狀態，減少潛在損害。一個完善的備份和災難還原策略可以緩解風險並確保 Secrets 的可用性、完整性和機密性，對於維持整體系統執行至關重要。

接下來我們進一步瞭解 Kubernetes Secrets 的備份策略。

Kubernetes Secrets 的備份策略

在 Kubernetes 中，Secrets 管理涉及處理高度敏感資料，如 API 權杖、證書、金鑰等。儘管這些資料量相對較小——例如一家大型交通運輸公司可能只管理少於一個 gigabyte 的 Secrets 資料——但這些資料的敏感性和價值非常高。

由於 Secrets 的關鍵重要性，我們必須擁有堅固的備份策略來最小化資料丟失風險。然而值得注意的是，實作零資料丟失可能具有挑戰性，因此應該採取減少資料丟失到最低限度的策略。

備份與稽核日誌區別

需要區分的是：備份策略專注於保護資料本身的價值，而稽核日誌則用於追蹤誰存取了哪些資料並提供責任和可追溯性記錄。

以下探討各種備份策略及其優勢與潛在挑戰。

地理複製/跨區域複製

地理複製確保資料在不同地理位置都可用。有兩種主要模式可以考慮：

  1. 主動-主動複製：在這種模式下，資料同時寫入多個區域。這提供了高用性並適用於全球使用者基礎應用程式。它確保快速資料還原和最小化災難期間資料丟失。
  2. 主動-DR（災難還原）複製：在此模式下，一個區域為主動區域而另一個為待命 DR 區域。如果主動區域發生故障則啟動 DR 區域。這種策略比主動-主動複製更具成本效益，但可能會因同步頻率而導致較高程度的資料丟失。

地理複製在 Secrets 管理系統中的優勢包括地理冗餘（提供防範區域特定災難）以及改進存取性（讓使用者能夠從最近區域存取資料以提升延遲）。然而它也有挑戰：跨多個區域管理資料會引入複雜性且複製作成本特別是主動-主動模式下會顯著增加。

  graph TD
    A[主動-主動複製] --> B[高用性]
    A --> C[全球使用者基礎應用]
    A --> D[快速資料還原]

    E[主動-DR複製] --> F[成本效益]
    E --> G[待命 DR 區域]
    E --> H[同步頻率影響]

此圖示解說：

上圖示展示了兩種不同地理複製模式之間的邏輯關係：

  • 主動-主動複製模式能提供高用性並適合全球使用者基礎應用。
  • 主動-DR複製模式更具成本效益且啟用待命DR區域但是同步頻率會影響實際效果。
  • 兩者都旨在確保資料在異地都有可靠副本以供災難時快速還原。
小段落標題

其他考量因素

除了以上介紹地理複製外還有一些其他考量因素：

其他考量因素

  1. 定期測試：定期測試您的備份和災難還原計劃是至關重要的。這可以幫助確保您能夠在需要時成功還原資料。
  2. 加密：所有備份都應被加密以確保資料在傳輸和儲存期間不會被未經授權存取。
  3. 存取控制：嚴格限制對備份資料的存取許可權是必要的。只有授權人員才能存取這些備份。
  4. 版本控制：維護多個備份版本可以幫助您還原到一個已知良好狀態。這對於處理資料丟失或損壞非常有用。
  5. 稽核日誌：除了備份之外還應該保留詳細稽核日誌以記錄誰存取了什麼資料以及何時存取。

總結來說對於Kubernetes中的Secrets管理需要考慮多方面因素包括但不限於地理複製、加密、存取控制、版本控制及稽核日誌等才能夠達成完善的備份與災難還原目標

災難還原與備份策略

即時點快照與不可變儲存

此策略涉及在特定間隔內對密碼進行快照，並將其儲存在不可變儲存系統中。這種方法在備份型別上提供靈活性：

完整備份

完整備份每次都會捕捉資料集的所有部分。這是最全面的方法，但如果頻繁進行，會消耗大量資源且成本高昂，因為每次都會備份所有資料。

增量備份

增量備份僅備份自上一次備份以來變更的資料。這意味著如果從增量備份中還原，需要最新的完整備份以及所有後續的增量備份。它比完整備份更節省儲存空間，但在還原過程中可能會更複雜。

差異備份

差異備份方法是從上一次完整備份後對所有變更進行備份，而不考慮中間可能進行的增量備份。它在兩種方法之間取得平衡。與增量備份相比，還原過程更簡單，因為只需要最新的完整備份和最新的差異備份。然而，隨著時間的推移，所儲存的資料量可能會比增量備份大。

即時點快照在資料管理中的優點包括資料完整性。不可變儲存確保一旦資料被寫入，就無法被修改，從而提供對惡意攻擊或意外刪除的保護。此外，它們允許從任何之前的時間點還原資料。然而，採用即時點方法也帶來挑戰。這種方法的粒度意味著還原點僅限於最新快照，這可能導致一些資料丟失。此外，隨著時間的推移維護多個快照可能會顯著增加儲存成本。

資料傳輸過程中的多地寫入

在密碼資料到達最終儲存目的地之前，首先會對其進行加密並寫入事件流（如Kafka或Pub/Sub系統）。然後將此資料批次持久化到不可變儲存中。採用實時事件流處理方法管理密碼具有獨特優勢：

  • 冗餘：多個副本確保高用性
  • 事件驅動備份：確保所有密碼變更立即備份

然而，這種方法也帶來挑戰：

  • 管理實時事件流和批次處理可能複雜
  • 可能會出現資料重複問題，導致因多地儲存而增加儲存成本

密碼版本控制與備份考量

密碼版本控制是資料管理中的一個獨特挑戰，特別是在考慮到密碼的敏感性和頻繁變動時。以下是一些考量和策略：

版本控制的價值

  • 稽核與合規性：保留多個版本的密碼允許更好的稽核和合規性。它提供了一個不可變更的變更歷史記錄，這對於追蹤未經授權的修改或理解變更非常有價值。
  • 回復：在出現組態錯誤或新密碼值錯誤時，之前版本可以快速回復。

全部版本備份

實施全面備份策略包含所有版本可以確保完整歷史記錄。這種方法對於維持詳細稽核軌跡以滿足合規需求特別有價值。主要缺點是增加了儲存開銷。然而，考慮到密碼通常體積小，這額外的儲存需求對於大多數環境來說可能微不足道。

最新版本備份

節省空間策略減少了儲存需求並簡化了備份過程，但也存在潛在歷史丟失風險。如果只有最新版本被備份，則在發生資料丟失事件時會丟失所有先前版本及其相關變更歷史記錄。

混合方式

選擇性版本控制允許使用者根據密碼的重要性定製備份策略：保留某些密碼的多個版本並僅保留其他密碼的最新版本。此外，實施保留政策可以進一步精簡此過程：例如在特定時間段後將較舊版本檔案或達到特定版本數目後刪除。

後設資料與註解

後設資料和註解用於追蹤與密碼相關資訊以便進行追蹤、稽核和使用分析等用途。無論您是歸檔最新或選擇性版本都應該備份相關後設資料和註解以便為還原提供必要背景資訊和額外資料。

後設資料和註解能提供有價值線索來追蹤、稽核和分析；應該納入還原以確保其有效性。

總結來說：高效管理秘密版本平衡稽核合規與儲存需求。策略從為詳細紀錄保留所有版本到為具體需求選擇或高效率方式處理；始終考慮包含後設資料以進行有效還原。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。