【 Kubernetes 】Networkpolicy

八怪不姓丑

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2022-02-09

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一、Networkpolicy简介

  • 网络策略(NetworkPolicy) 是一种关于Pod间及Pod于其他网络端点间所允许的通信规则的规范，主要功能是对Pod间的网络通信进行限制和准入控制;
  • 简单理解，NetworkPolicy就是对pod进行网络策略控制。用于为Kubernetes实现更为精细的流量控制，实现租户隔离机制。Kubernetes使用标准的资源对象NetworkPolicy供管理员按需定义网络访问控制策略。
  • 设置方式为将Pod的Label作为查询条件,设置允许访问或禁止访问的客户端Pod列表。查询条件可以作用于Pod和Namespace级别。

二、NetworkPolicy策略模型

三、网络策略配置说明

  • 网络策略的设置主要用于对目标Pod的网络访问进行限制,在默认情况下对所有Pod都是允许访问的,在设置了指向Pod的NetworkPolicy网络策略之后,到Pod的访问才会被限制。 需要注意的是网络策略是基于Pod的；
    • NetWorkPolicy基于命名空间进行限制，即只作用当前命名空间，分为两种：
      • ingress : 定义允许访问目标Pod的入站白名单规则;
      • egress : 定义目标Pod允许访问的“出站”白名单规则;
    • 具体的规则限制方式分为三种(需要注意的是，多个限制之间是或的逻辑关系,如果希望变成与的关系，yaml文件需要配置为数组)：
      • IP策略
      • 命名空间策略
      • pod选择器限制
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
  namespace: default
spec:
  podSelector: #用于定义该网络策略作用的Pod范围
    matchLabels:
      role: db
  policyTypes: #网络策略的类型，包括ingress和egress两种
  - Ingress
  - Egress
  ingress: #定义允许访问目标Pod的入站白名单规则
  - from: #满足from 条件的客户端才能访问ports定义的目标Pod端口号。
    - ipBlock: # IP限制
        cidr: 172.17.0.0/16
        except:  #排除那些IP
        - 172.17.1.0/24
    - namespaceSelector:  #命名空间限制
        matchLabels:
          project: myproject
    - podSelector:  # pod选择器限制
        matchLabels:
          role: frontend
    ports: #允许访问的目标Pod监听的端口号。
    - protocol: TCP
      port: 6379
  egress: #定义目标Pod允许访问的“出站”白名单规则
  - to: #目标Pod仅允许访问满足to条件的服务端IP范围和ports定义的端口号
    - ipBlock:
        cidr: 10.0.0.0/24
    ports:  #允许访问的服务端的端口号。
    - protocol: TCP
      port: 5978
  • metadata : 描述信息。
  • podSelector : pod选择器，选定的$ pod$ 所有的出入站流量要遵循本$ networkpolicy$ 的约束。
  • policyTypes : 策略类型。包括了Ingress$ 和$ Egress，默认情况下一个policyTypes的值一定会包含Ingress，当有egress 规则时，policyTypes的值中会包含Egress 。
  • ingress入站 : 即由其他网络端点发往特定$ Pod$ 组的流量 ，通常由流量发出的源站点$ from$ 和流量的目标端口所定义 。
  • egress出站 : 即由特定的Pod组发往其他网络端点的流量 ，通常由流量的目标网络端点to和端口ports来进行定义 。
  • port端口 : TCP或UDP的端口号。
  • to，from端点 : 流量目标和流量源相关的组件， 它可以是CIDR格式的IP地址块 ipBlock、网络名称空间选择器namespaceSelector匹配的名称空间， 或Pod选择器podSelector匹配的Pod组。

四、NetworkPolicy默认策略

  • 默认情况下，如果名称空间中不存在任何策略，则所有进出该名称空间中的Pod的流量都被允许。以下示例用于更改该名称空间中的默认行为。

4.1、默认拒绝所有入口流量

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Ingress

4.2、默认允许所有入口流量

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-all
spec:
  podSelector: {}
  ingress:
  - {}
  policyTypes:
  - Ingress

4.3、默认拒绝所有出口流量

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Egress

4.4、默认允许所有出口流量

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-all
spec:
  podSelector: {}
  egress:
  - {}
  policyTypes:
  - Egress

4.5、默认拒绝所有入口和所有出口流量

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress

4.6、实战 ：仅允许流量出向 ingress

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: egress-only-igress
  namespace: test
spec:
  podSelector: {}   # 匹配 test ns下的所有Pod
  policyTypes:
  - Ingress
  egress:
  - to:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          app.kubernetes.io/name: ingress-nginx-main
      podSelector:
        matchLabels:
         "app.kubernetes.io/name": ingress-nginx-main
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 8080

4.7、实战 : redis 流量限制示例

# apiVersion: extensions/v1beta1
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          project: myproject
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: frontend
    ports:
    - protocol: tcp
      port: 6379

4.8、实战 ：允许带有access=true的Pod访问nginx的网络策略

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: access-nginx
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      run: nginx
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          access: "true"

4.9、实战 ：禁止访问指定服务

# kubectl run web --image=nginx --labels app=web,env=prod --expose --port 80

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: web-deny-all
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: web
      env: prod

4.10、实战 ：只允许指定pod访问服务

# kubectl run apiserver --image=nginx --labels app=bookstore,role=api --expose --port 80

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: api-allow
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: bookstore
      role: api
  ingress:
  - from:
      - podSelector:
          matchLabels:
            app: bookstore

4.11、实战 ：禁止 namespace 中所有 Pod 之间的相互访问

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny
  namespace: default
spec:
  podSelector: {}

4.12、实战 ：禁止其他 namespace 访问服务

# kubectl create namespace secondary
# kubectl run web --namespace secondary --image=nginx --labels=app=web --expose --port 80

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: secondary
  name: web-deny-other-namespaces
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
  ingress:
  - from:
    - podSelector: {}

4.13、实战 ：只允许指定namespace访问服务

# kubectl run web --image=nginx --labels=app=web --expose --port 80

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: web-allow-prod
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: web
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          purpose: production

4.14、实战 ：允许外网访问服务

# kubectl run web --image=nginx --labels=app=web --port 80
# kubectl expose deployment/web --type=LoadBalancer

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: web-allow-external
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: web
  ingress:
  - ports:
    - port: 80
    from: []

五、使用flannel+canal实现k8s的NetworkPolicy

  • $ Flannel$ 是解决容器网络方案最为普遍和简单的方案，$ Canal$ 代表了针对云原生应用程序的最佳网络策略解决方案，旨在让用户轻松的将$ Calico$ 和$ Flannel$ 网络部署在一起作为统一的网络解决方案，将$ Calico$ 的网络策略执行和$ Flannel$ 的叠加及非叠加网络连接选项的丰富功能相结合。 在$ Calico$ 的官方文档的相应部分中描述到此种方案是：用于策略的$ Calico$ 和用于网络的$ Flannel$ 相组合。
  • 官方文档见：Installing Calico for policy and flannel for networking -> https://docs.projectcalico.org/v3.10/getting-started/kubernetes/installation/flannel

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