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使用 RPM 自動調度管理工具，將 AlloyDB Omni 備份及還原至與 S3 相容的儲存空間

1. 簡介

在本程式碼實驗室中，您將使用 RPM 自動調度管理工具，將高可用性 (HA) 叢集備份至與 S3 相容的 AlloyDB Omni 物件儲存庫。

本程式碼實驗室會使用「使用 RPM 自動調度管理工具在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集」程式碼實驗室中的叢集，在 Compute Engine 虛擬機器 (VM) 上建立高可用性叢集。在本程式碼研究室中，您會在其中一個 VM 上新增與 S3 相容的物件儲存伺服器。您可以使用高可用性叢集的物件儲存庫伺服器備份資料，並從伺服器還原叢集。

Cloud Shell 會連線至控制項 VM。控制項 VM 會執行 Ansible 和 MinIO。psql 會透過 HAProxy VM 的虛擬 IP 連線至叢集。資料庫 VM 會透過 9000 埠將備份傳送至 MinIO。

必要條件

已啟用計費功能的 Google Cloud 專案。
高可用性程式碼研究室列出的 IAM 角色。
具備 Linux 指令和 SQL 的基本知識。

課程內容

如何安裝及執行與 S3 相容的物件儲存庫伺服器，以進行備份。
如何建立備份方案，將備份寫入與 S3 相容的儲存空間。
如何建立隨選備份。
如何從備份還原叢集，以及如何還原至特定時間點。

軟硬體需求

AlloyDB Omni 軟體存放區和自動調度管理工具 Ansible 集合的網址。如要取得網址，請填寫 AlloyDB Omni 註冊表單。詳情請參閱「AlloyDB Omni 使用 RPM 簡介」。您會在 HA 程式碼研究室中使用這些網址。
來自「使用 RPM 自動調度管理工具在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集」程式碼研究室的 AlloyDB Omni HA 叢集。
可存取 Google Cloud 和 Cloud Shell 的終端機。

2. 設定和需求條件

在本步驟中，您將使用程式碼實驗室「使用 RPM 自動調度管理工具在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集」，建立高可用性叢集。請完成下列步驟。如果您已在程式碼研究室中建立叢集，請繼續下一個步驟。
注意：此時請勿執行「清除資源」步驟。您將在本程式碼研究室的結尾執行該步驟。
返回這個程式碼實驗室

3. 連線至叢集並新增範例資料

在這個步驟中，您會在控制 VM 上載入叢集設定。接著連線至叢集，並新增含有範例資料的資料表。

如果尚未連線至控制項 VM，請從 Cloud Shell 連線：
```
gcloud compute ssh "$CLUSTER-control" --zone="$ZONE" --project="$PROJECT"
```
CLUSTER、ZONE 和 PROJECT 變數來自「使用 RPM 自動調度管理工具在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集」程式碼研究室的「準備要部署的 VM」步驟。如果 Cloud Shell 沒有這些變數，請重新設定。
在控制項 VM 上，切換至主目錄並載入環境變數。然後將叢集名稱和 SSH 使用者新增至環境檔案：
```
cd ~
source /tmp/cluster.conf
cat >> ~/.codelab.env <<EOF
export CLUSTER="$cluster"
export SSH_USER="$service_account"
EOF
source ~/.codelab.env
env | grep -E '^(CLUSTER|SSH_USER|VIRTUAL_IP)='
```
確認輸出內容是否顯示 CLUSTER、SSH_USER 和 VIRTUAL_IP。注意：如果之後再次連線至控制 VM，請先執行 cd ~ 和 source ~/.codelab.env，再繼續操作。

將連線設定新增至環境檔案。read 指令要求輸入密碼時，請輸入 postgres 使用者的密碼。您會在「使用 RPM 自動調度管理工具在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集」程式碼研究室的「啟動 AlloyDB Omni 叢集」步驟中設定這個密碼

cat >> ~/.codelab.env <<'EOF'
export PATH="/usr/pgsql-18/bin:$PATH"
export PGHOST="$VIRTUAL_IP"
export PGUSER="postgres"
EOF
read -rsp "Password of the postgres user: " PGPASSWORD; echo
printf 'export PGPASSWORD=%q\n' "$PGPASSWORD" >> ~/.codelab.env
source ~/.codelab.env
env | grep -E '^(PGHOST|PGUSER|PGPASSWORD)='

建立資料表並新增 1,000 列：

psql <<'SQL'
CREATE TABLE public.orders (
  id integer PRIMARY KEY,
  item text NOT NULL,
  created_at timestamptz NOT NULL DEFAULT pg_catalog.now()
);
INSERT INTO public.orders (id, item)
SELECT g, 'item-' || g FROM pg_catalog.generate_series(1, 1000) AS g;
SQL

計算資料列數：

psql -c "SELECT pg_catalog.count(*) FROM public.orders;"

確認輸出內容是否傳回 1000。

4. 安裝並執行與 S3 相容的物件儲存庫

在這個步驟中，您會編寫 Ansible 劇本，在控制 VM 上安裝 MinIO 伺服器。劇本也會建立備份用的 bucket 和使用者，並確保資料庫 VM 可以連線至 MinIO。請在控制項 VM 上執行這個步驟中的所有指令。

在控制 VM 上，將儲存空間設定新增至環境檔案。openssl 指令會產生隨機密碼。

MD=http://metadata.google.internal/computeMetadata/v1/instance
S3_IP=$(curl -s -H "Metadata-Flavor: Google" "$MD/network-interfaces/0/ip")
cat >> ~/.codelab.env <<EOF
export S3_IP="$S3_IP"
export S3_HOST="$CLUSTER-control"
export S3_BUCKET="alloydb-backups"
export S3_REGION="us-east-1"
export MINIO_ROOT_USER="s3admin"
export MINIO_ROOT_PASSWORD="$(openssl rand -hex 16)"
export S3_ACCESS_KEY_ID="alloydb-backup"
export S3_SECRET_ACCESS_KEY="$(openssl rand -hex 16)"
export MINIO_URL="https://github.com/minio/minio/releases/download/RELEASE.2024-05-10T01-41-38Z/minio.linux-amd64.RELEASE.2024-05-10T01-41-38Z"
export MC_URL="https://github.com/minio/mc/releases/download/RELEASE.2024-05-09T17-04-24Z/mc.linux-amd64.RELEASE.2024-05-09T17-04-24Z"
EOF
source ~/.codelab.env
echo "$S3_HOST $S3_IP"

確認輸出內容顯示控制 VM 的名稱和內部 IP 位址，例如 my-cluster-control 10.1.0.2。資料庫 VM 會使用這個主機名稱和 IP 位址連線至 MinIO。VM 的中繼資料伺服器會提供 IP 位址。詳情請參閱 VM 中繼資料說明文件。MINIO_URL 和 MC_URL 值分別是 MinIO 伺服器和 MinIO 用戶端 (mc) 的下載網址。

在控制 VM 上安裝必要的 community.crypto Ansible 集合：
```
ansible-galaxy collection install community.crypto
```

建立 s3_server.yaml 應對手冊：

cat > s3_server.yaml <<EOF
- name: Install and run MinIO on the control VM
  hosts: localhost
  connection: local
  become: true
  gather_facts: false
  tasks:
    - name: Create MinIO directories
      ansible.builtin.file:
        path: "{{ item }}"
        state: directory
        mode: "0755"
      loop:
        - /var/lib/minio/data
        - /var/lib/minio/certs

    - name: Download MinIO server and client
      ansible.builtin.get_url:
        url: "{{ item.url }}"
        dest: "{{ item.dest }}"
        mode: "0755"
      loop:
        - url: "$MINIO_URL"
          dest: /usr/local/bin/minio
        - url: "$MC_URL"
          dest: /usr/local/bin/mc

    - name: Generate MinIO TLS private key
      community.crypto.openssl_privatekey:
        path: /var/lib/minio/certs/private.key
        size: 2048
        mode: "0600"

    - name: Generate MinIO certificate signing request
      community.crypto.openssl_csr_pipe:
        privatekey_path: /var/lib/minio/certs/private.key
        common_name: "$S3_HOST"
        subject_alt_name:
          - "DNS:$S3_HOST"
          - "DNS:$S3_BUCKET.$S3_HOST"
          - "DNS:localhost"
          - "IP:127.0.0.1"
          - "IP:$S3_IP"
      register: minio_csr

    - name: Generate self-signed MinIO TLS certificate
      community.crypto.x509_certificate:
        path: /var/lib/minio/certs/public.crt
        csr_content: "{{ minio_csr.csr }}"
        privatekey_path: /var/lib/minio/certs/private.key
        provider: selfsigned
        selfsigned_not_after: "+365d"
        mode: "0644"

    - name: Create MinIO systemd service unit
      ansible.builtin.copy:
        dest: /etc/systemd/system/minio.service
        mode: "0600"
        content: |
          [Unit]
          Description=MinIO Object Storage
          After=network.target

          [Service]
          Environment="MINIO_ROOT_USER=$MINIO_ROOT_USER"
          Environment="MINIO_ROOT_PASSWORD=$MINIO_ROOT_PASSWORD"
          Environment="MINIO_DOMAIN=$S3_HOST"
          ExecStart=/usr/local/bin/minio server /var/lib/minio/data --certs-dir /var/lib/minio/certs
          Restart=on-failure

          [Install]
          WantedBy=multi-user.target

    - name: Start and enable MinIO service
      ansible.builtin.systemd_service:
        name: minio
        daemon_reload: true
        state: started
        enabled: true

    - name: Add storage host names to /etc/hosts on the control VM
      ansible.builtin.lineinfile:
        path: /etc/hosts
        line: "$S3_IP $S3_HOST $S3_BUCKET.$S3_HOST"
        state: present

    - name: Wait for MinIO health endpoint
      ansible.builtin.uri:
        url: "https://$S3_HOST:9000/minio/health/live"
        ca_path: /var/lib/minio/certs/public.crt
        status_code: 200
      register: minio_health
      until: minio_health.status == 200
      retries: 6
      delay: 5

    - name: Create backup bucket and user in MinIO
      ansible.builtin.command:
        argv: "{{ item }}"
      loop:
        - - /usr/local/bin/mc
          - --insecure
          - alias
          - set
          - s3repo
          - "https://$S3_HOST:9000"
          - "$MINIO_ROOT_USER"
          - "$MINIO_ROOT_PASSWORD"
        - - /usr/local/bin/mc
          - --insecure
          - mb
          - --ignore-existing
          - "s3repo/$S3_BUCKET"
        - - /usr/local/bin/mc
          - --insecure
          - admin
          - user
          - add
          - s3repo
          - "$S3_ACCESS_KEY_ID"
          - "$S3_SECRET_ACCESS_KEY"
        - - /usr/local/bin/mc
          - --insecure
          - admin
          - policy
          - attach
          - s3repo
          - readwrite
          - --user
          - "$S3_ACCESS_KEY_ID"
      become: false
      no_log: true

- name: Configure database VMs for MinIO
  hosts: primary_instance_nodes
  become: true
  gather_facts: false
  vars:
    ansible_user: $SSH_USER
    ansible_ssh_private_key_file: $HOME/ssh-key-cluster-sa
  tasks:
    - name: Set SELinux to permissive mode
      ansible.builtin.command:
        cmd: setenforce 0

    - name: Add storage host names to /etc/hosts
      ansible.builtin.lineinfile:
        path: /etc/hosts
        line: "$S3_IP $S3_HOST $S3_BUCKET.$S3_HOST"
        state: present

    - name: Verify storage host resolution
      ansible.builtin.getent:
        database: hosts
        key: "$S3_BUCKET.$S3_HOST"

    - name: Verify connection to MinIO
      ansible.builtin.uri:
        url: "https://$S3_HOST:9000/minio/health/live"
        validate_certs: false
        status_code: 200
EOF

MINIO_DOMAIN 變數可讓 MinIO 接受虛擬主機型要求。RPM 自動調度管理工具會使用 alloydb-backup 使用者寫入備份。readwrite 政策是 MinIO 內建政策。

執行應對手冊：
```
ansible-playbook s3_server.yaml -i deployment_spec.yaml
```
確認 PLAY RECAP 輸出內容顯示 localhost 和每個資料庫 VM 的 failed=0。
確認 bucket 是否存在：
```
mc --insecure ls s3repo
```
確認輸出內容顯示 alloydb-backups/ bucket。

5. 建立備份方案

備份方案包含叢集備份的儲存位置、排程和保留期限。在這個步驟中，您將為 MinIO bucket 建立備份計畫。

在控制 VM 上，建立備份應對手冊和狀態應對手冊。您可以使用 Secret、BackupPlan 和 Backup 資源的備份教戰手冊。您可以使用狀態劇本顯示資源的狀態。

cat > backup.yaml <<EOF
- name: Manage AlloyDB Omni backups
  hosts: localhost
  roles:
    - role: google.alloydbomni_orchestrator.backup
EOF
cat > status.yaml <<EOF
- name: Get resource status
  hosts: localhost
  roles:
    - role: google.alloydbomni_orchestrator.status
EOF

為 S3 憑證建立 Secret 資源。然後套用資源：

S3_KEY_ID_B64=$(printf '%s' "$S3_ACCESS_KEY_ID" | base64 -w 0)
S3_KEY_B64=$(printf '%s' "$S3_SECRET_ACCESS_KEY" | base64 -w 0)
cat > s3_secret.yaml <<EOF
Secret:
  metadata:
    name: s3-backup-secret
  spec:
    type: Opaque
    data:
      access-key-id: "$S3_KEY_ID_B64"
      access-key: "$S3_KEY_B64"
EOF
ansible-playbook backup.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_spec=s3_secret.yaml

data 區段中的索引鍵名稱必須為 access-key-id 和 access-key。您必須先套用 Secret 資源，才能套用 BackupPlan 資源。

建立 BackupPlan 資源，然後套用該資源：

cat > backup_plan.yaml <<EOF
BackupPlan:
  metadata:
    name: s3-backup-plan
  spec:
    dbclusterRef: $CLUSTER
    backupLocation:
      type: S3
      s3Options:
        bucket: $S3_BUCKET
        key: /backups
        endpoint: https://$S3_HOST:9000
        region: $S3_REGION
        secretRef:
          name: s3-backup-secret
        caBundle:
          - |
$(sed 's/^/            /' /var/lib/minio/certs/public.crt)
EOF
ansible-playbook backup.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_spec=backup_plan.yaml

key 值是 bucket 中備份的路徑。這個路徑必須以斜線 (/) 開頭。caBundle 欄位包含 PEM 編碼的 CA 憑證，用於驗證 S3 儲存伺服器的憑證。

確認備份方案已準備就緒：
```
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=BackupPlan -e resource_name=s3-backup-plan
```
確認 phase 欄位顯示 Ready。如果階段不是 Ready，請稍候一分鐘，然後再次執行指令。
建立備份計畫後，RPM 協調器會自動啟動初始完整備份。請先確認初始備份完成，再建立隨選備份：
```
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=Backup
```
確認初始備份階段成功。

6. 建立隨選備份

在這個步驟中，您會建立叢集的隨選備份。

在控制 VM 上建立 Backup 資源。然後套用資源：

cat > create_backup.yaml <<EOF
Backup:
  metadata:
    name: s3-backup-1
  spec:
    backupPlanRef: s3-backup-plan
    dbclusterRef: $CLUSTER
EOF
ansible-playbook backup.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_spec=create_backup.yaml

backupPlanRef 欄位是備份方案的名稱。dbclusterRef 欄位是叢集名稱。

確認備份作業是否已完成：
```
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=Backup -e resource_name=s3-backup-1
```
確認 phase 欄位顯示 Succeeded。如果階段不是 Succeeded，請稍候一分鐘，然後再次執行指令。
確認備份檔案位於 bucket 中：
```
mc --insecure tree "s3repo/$S3_BUCKET"
```
確認輸出內容顯示 backup 資料夾，其中包含 db 資料夾。

7. 從備份還原叢集

RPM 編排器會就地還原叢集。在這個步驟中，您將刪除資料表，然後從備份還原。然後，您可以選擇將叢集還原至特定時間點。

注意：還原作業會覆寫資料庫叢集中的所有資料。

從備份還原

在控制 VM 上，刪除 orders 資料表。然後計算資料列數：
```
psql -c "DROP TABLE public.orders;"
psql -c "SELECT pg_catalog.count(*) FROM public.orders;"
```
確認第二個指令失敗並顯示錯誤。錯誤訊息顯示關係不存在。例如「ERROR: table "orders" does not exist」(錯誤：資料表「orders」不存在)

建立還原應對手冊：

cat > restore.yaml <<EOF
- name: Restore AlloyDB Omni cluster
  hosts: localhost
  roles:
    - role: google.alloydbomni_orchestrator.restore
EOF

為 s3-backup-1 備份建立 Restore 資源。然後套用資源：

cat > restore_backup.yaml <<EOF
Restore:
  metadata:
    name: s3-restore-1
  spec:
    sourceDBCluster: $CLUSTER
    backup: s3-backup-1
EOF
ansible-playbook restore.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_spec=restore_backup.yaml

確認還原作業已完成：
```
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=Restore -e resource_name=s3-restore-1
```
確認 phase 欄位顯示 ProvisionSucceeded。如果階段不是 ProvisionSucceeded，請稍候一分鐘，然後再次執行指令。
計算復原資料表中的資料列數：
```
psql -c "SELECT pg_catalog.count(*) FROM public.orders;"
```
確認輸出內容顯示 1000。

(選用) 還原至某個時間點

時間點還原作業會使用備份和封存的預寫記錄檔 (WAL)。您可以將叢集還原至備份方案復原期間內的任何時間點。

目標時間的規則

您必須遵守所有規則，才能選擇目標時間的值和格式：

請使用 RFC 3339 格式 (世界標準時間)：YYYY-MM-DDThh:mm:ssZ。舉例來說，2026-06-19T14:30:00Z 是 2026 年 6 月 19 日下午 2:30 (世界標準時間)。字母 T 可分隔日期和時間。字母 Z 代表世界標準時間。
使用過去的時間。
請使用 BackupPlan CRD 的 recoveryWindow 欄位 begin 值之後的時間。

如要以 RFC 3339 格式顯示目前時間，請執行下列指令：

date -u +%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ

如要將當地時間轉換為這種格式，請在 date 指令中加入當地時間的 UTC 偏移量。舉例來說，下列指令會變更 UTC+02:00 的 16:30:00 19 June 2026：

date -u -d "2026-06-19 16:30:00 +0200" +%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ

指令會傳回 2026-06-19T14:30:00Z。

還原至錄製時間

在本程序中，您會在表格中新增資料列並記錄時間。記錄時間時，您會為資料庫完全完好無損的確切時刻 (正好有 1,500 個資料列) 加上書籤。接著，您會刪除資料列，並將叢集還原至記錄的時間。

在表格中新增 500 列：

psql <<'SQL'
INSERT INTO public.orders (id, item)
SELECT g, 'item-' || g FROM pg_catalog.generate_series(1001, 1500) AS g;
SQL

記錄時間。目前表格有 1,500 列。

sleep 5
PITR_TIME=$(date -u +%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ)
echo "export PITR_TIME=$PITR_TIME" >> ~/.codelab.env
echo "$PITR_TIME"
sleep 5

確認輸出內容顯示的時間採用 YYYY-MM-DDThh:mm:ssZ 格式，例如 2026-10-05T11:16:02Z。

從資料表中刪除資料列，模擬資料遭意外刪除的情況。然後啟動新的 WAL 檔案：
```
psql -c "DELETE FROM public.orders WHERE id > 1000;"
psql -c "SELECT pg_catalog.count(*) FROM public.orders;"
psql -c "SELECT pg_catalog.pg_switch_wal();"
```
確認 count 查詢顯示 1000。pg_switch_wal 函式會讓伺服器啟動新的 WAL 檔案。接著，伺服器可以封存包含變更的 WAL 檔案。

確認備份計畫的復原時間範圍包含錄製時間：

test -n "$PITR_TIME" || { echo "PITR_TIME is not set. Run step 2 again."; exit 1; }
echo "$PITR_TIME"
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=BackupPlan -e resource_name=s3-backup-plan

確認 PITR_TIME 值晚於 recoveryWindow 欄位的 begin 值。

為記錄的時間建立 Restore 資源。然後套用資源：

cat > restore_pitr.yaml <<EOF
Restore:
  metadata:
    name: s3-restore-pitr
  spec:
    sourceDBCluster: $CLUSTER
    pointInTime: "$PITR_TIME"
EOF
ansible-playbook restore.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_spec=restore_pitr.yaml

確認還原作業已完成：
```
ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=Restore -e resource_name=s3-restore-pitr
```
確認 phase 欄位顯示 ProvisionSucceeded。如果階段不是 ProvisionSucceeded，請稍候一分鐘，然後再次執行指令。

計算資料列數：

psql -c "SELECT pg_catalog.count(*) FROM public.orders;"

確認輸出內容顯示 1500。

8. 清除

如要避免系統向您的 Google Cloud 帳戶收費，請刪除本程式碼研究室和「使用 RPM Orchestrator 在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集」程式碼研究室的資源。請先刪除備份資源，再刪除叢集和運算環境。

在控制 VM 上，建立刪除劇本：

cat > delete.yaml <<EOF
- name: Delete AlloyDB Omni resources
  hosts: localhost
  roles:
    - role: google.alloydbomni_orchestrator.delete
EOF

列出備份：

ansible-playbook status.yaml -i deployment_spec.yaml -e resource_type=Backup

確認輸出內容顯示 s3-backup-1 備份。

刪除 s3-backup-1 備份：

ansible-playbook delete.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=Backup -e resource_name=s3-backup-1

刪除備份方案：

ansible-playbook delete.yaml -i deployment_spec.yaml \
    -e resource_type=BackupPlan -e resource_name=s3-backup-plan

使用「使用 RPM 自動調度管理工具在 GCE VM 上部署 AlloyDB Omni 高可用性叢集」程式碼實驗室中的「清除資源」步驟，刪除叢集和運算環境。MinIO 伺服器和其中的備份位於控制項 VM。刪除運算環境時，伺服器和備份都會一併刪除。

9. 恭喜

恭喜！您使用 RPM 自動調度管理工具，將高可用性 (HA) 叢集備份至與 S3 相容的 AlloyDB Omni 物件儲存庫。然後從備份還原叢集。

涵蓋內容

如何安裝及執行 MinIO 做為與 S3 相容的物件儲存庫。
如何建立備份方案和隨選備份。
如何從備份還原叢集，以及如何還原至特定時間點。

如需詳細資訊，請參閱以下頁面：

10. 問卷調查

您會如何使用這項教學課程？

僅閱讀

閱讀並完成練習