kubernetes network policy学习笔记

wuyangnju 发布于2019-07-01 16:38 / 1982人阅读

摘要：不同的网络实现原理等并不能统一地支持。描述信息选择器，选定的所有的出入站流量要遵循本的约束策略类型。所有包含的中的可以与上述的端口建立连接所有下的包含的可以与上述的端口建立连接允许上述访问网段为的目的的端口。但可以做到范围的整体控制。

简介

network policy顾名思义就是对pod进行网络策略控制。 k8s本身并不支持，因为k8s有许多种网络的实现方式，企业内部可以使用简单的flannel、weave、kube-router等，适合公有云的方案则有calico等。不同的网络实现原理（vethpair、bridge、macvlan等）并不能统一地支持network policy。

network policy 策略模型

使用network policy资源可以配置pod的网络，networkPolicy是namespace scoped的，他只能影响某个namespace下的pod的网络出入站规则。

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

egress 出站

策略模型可以参考官方文档，这里举个例子：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - from:
    - ipBlock:
        cidr: 172.17.0.0/16
        except:
        - 172.17.1.0/24
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          project: myproject
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: frontend
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 6379
  egress:
  - to:
    - ipBlock:
        cidr: 10.0.0.0/24
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 5978

该例子的效果如下：
1、default namespace下label包含role=db的pod，都会被隔绝，他们只能建立“满足networkPolicy的ingress和egress描述的连接”。即2-5点：
2、所有属于172.17.0.0/16网段的IP，除了172.17.1.0/24中的ip，其他的都可以与上述pod的6379端口建立tcp连接。
3、所有包含label：project=myproject的namespace中的pod可以与上述pod的6379端口建立tcp连接；
4、所有default namespace下的label包含role=frontend的pod可以与上述pod的6379端口建立tcp连接；
5、允许上述pod访问网段为10.0.0.0/24的目的IP的5978端口。

再例，如果我们想要只允许default这个namespace下label包含access=true的pod访问nginx pod（label：run=nginx）,可以对nginx pod设置入站规则：

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

另外一些默认的规则：
1.同namespace的pod，入站规则为全部禁止

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

2.同namespace的pod，入站规则为全部开放：

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

3.同namespace的pod，出站规则为全部禁止

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

4.同namespace的pod，出站规则为全部开放

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

network policy的实现

network policy的实现仰赖CNI插件的支持，目前已经支持的cni插件包括：
Calico 。calico本身通过BGP路由实现容器网络，network policy大致也是通过它实现的。
Cilium
Kube-router。这个工具比较吸引人，因为他使用iptables实现networkpolicy，同时它也能成为kube-proxy组件的替代品。
Romana
Weave Net。也是通过iptables实现出入站策略。（看了社区的例子，里面针对namespace级别的控制好像要用正则表达式进行匹配）
这些容器网络解决方案，在支持networkpolicy时，均需要在node上启动agent（可以用k8s的daemonset）

思考：与neutron 网络中安全组的区别

其实network policy要做的事情，安全组一样可以做。但network policy可以做到namespace范围的整体控制。
思考一个networkpolicy agent要做的事情，应该包含以下几点：
1、对networkpolicy进行全namespace范围的list & watch；
2、对规则原语的解析和定制。（如何将namespace、label等概念具象到iptables中？我的想法比较笨拙：使用正则表达式表述pod name的规则，同时list-watch pod并维护pod name 到pod ip的关系）
3、维护这些规则在本地的实现和记录（如iptables表）

安全组的规则记录在上层网关，而不是每一个节点上在安全组规则上，可能需要list watch networkPolicy、namespace、pod等资源，因此实现namespace级别的策略可能会影响其性能。

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