Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)

网络策略(网络隔离策略)

​网络策略 | Kubernetes​

指定Pod间的网络隔离策略,默认是所有互通。

Pod 之间互通,是通过如下三个标识符的组合来辩识的:

  • 其他被允许的 Pods(例外:Pod 无法阻塞对自身的访问)
  • 被允许的名称空间
  • IP 组块(例外:与 Pod 运行所在的节点的通信总是被允许的, 无论 Pod 或节点的 IP 地址)

#云原生征文#Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)_名称空间#云原生征文#Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)_名称空间_02

一、Pod隔离与非隔离

  • 默认情况下,Pod网络都是非隔离的(non-isolated),可以接受来自任何请求方的网络请求。
  • 如果一个 NetworkPolicy 的标签选择器选中了某个 Pod,则该 Pod 将变成隔离的(isolated),并将拒绝任何不被 NetworkPolicy 许可的网络连接。

二、规约

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: test-network-policy
namespace: default
spec:
podSelector: ## 选中指定Pod
matchLabels:
role: db
policyTypes: ## 定义上面Pod的入站出站规则
- Ingress
- Egress
ingress: ## 定义入站白名单
- 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: ## 定义出站白名单
- to:
- ipBlock:
cidr: 10.0.0.0/24
ports:
- protocol: TCP
port: 5978

#云原生征文#Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)_选择器_03

  • 基本信息: 同其他的 Kubernetes 对象一样,NetworkPolicy 需要 apiVersionkindmetadata 字段
  • spec:NetworkPolicy的spec字段包含了定义网络策略的主要信息:
  • podSelector: 同名称空间中,符合此标签选择器 .spec.podSelector 的 Pod 都将应用这个 NetworkPolicy。上面的 Example中的 podSelector 选择了 role=db 的 Pod。如果该字段为空,则将对名称空间中所有的 Pod 应用这个 NetworkPolicy
  • policyTypes: .spec.policyTypes 是一个数组类型的字段,该数组中可以包含 IngressEgress 中的一个,也可能两个都包含。该字段标识了此 NetworkPolicy 是否应用到 入方向的网络流量、出方向的网络流量、或者两者都有。如果不指定 policyTypes 字段,该字段默认将始终包含 Ingress,当 NetworkPolicy 中包含出方向的规则时,Egress 也将被添加到默认值。
  • ingress:ingress是一个数组,代表入方向的白名单规则。每一条规则都将允许与fromports匹配的入方向的网络流量发生。例子中的ingress包含了一条规则,允许的入方向网络流量必须符合如下条件:
  • Pod 的监听端口为6379
  • 请求方可以是如下三种来源当中的任意一种:
  • ipBlock 为172.17.0.0/16 网段,但是不包括 172.17.1.0/24 网段
  • namespaceSelector 标签选择器,匹配标签为project=myproject
  • podSelector 标签选择器,匹配标签为role=frontend

  • egress:egress是一个数组,代表出方向的白名单规则。每一条规则都将允许与toports匹配的出方向的网络流量发生。例子中的egress允许的出方向网络流量必须符合如下条件:
  • 目标端口为5978
  • 目标 ipBlock 为10.0.0.0/24 网段


因此,例子中的 ​​NetworkPolicy​​ 对网络流量做了如下限制:

  • 隔离了default 名称空间中带有 role=db 标签的所有 Pod 的入方向网络流量和出方向网络流量
  • Ingress规则(入方向白名单规则):
  • 当请求方是如下三种来源当中的任意一种时,允许访问default名称空间中所有带role=db标签的 Pod 的6379端口:
  • ipBlock 为172.17.0.0/16 网段,但是不包括 172.17.1.0/24 网段
  • namespaceSelector 标签选择器,匹配标签为project=myproject
  • podSelector 标签选择器,匹配标签为role=frontend

  • Egress规则(出方向白名单规则):
  • 当如下条件满足时,允许出方向的网络流量:
  • 目标端口为5978
  • 目标 ipBlock 为10.0.0.0/24 网段


三、to和from选择器的行为

NetworkPolicy 的 ​​.spec.ingress.from​​ 和 ​​.spec.egress.to​​ 字段中,可以指定 4 种类型的标签选择器:

  • podSelector 选择与 NetworkPolicy 同名称空间中的 Pod 作为入方向访问控制规则的源或者出方向访问控制规则的目标
  • namespaceSelector 选择某个名称空间(其中所有的Pod)作为入方向访问控制规则的源或者出方向访问控制规则的目标
  • namespaceSelectorpodSelector 在一个 to / from 条目中同时包含 namespaceSelectorpodSelector 将选中指定名称空间中的指定 Pod。此时请特别留意 YAML 的写法,如下所示:
...
ingress:
- from:
- namespaceSelector:
matchLabels:
user: alice
podSelector:
matchLabels:
role: client
...

#云原生征文#Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)_选择器_04

该例子中,podSelector 前面没有 ​​-​​ 减号,namespaceSelector 和 podSelector 是同一个 from 元素的两个字段,将选中带 ​​user=alice​​ 标签的名称空间中所有带 ​​role=client​​ 标签的 Pod。但是,下面的这个 NetworkPolicy 含义是不一样的:

...
ingress:
- from:
- namespaceSelector:
matchLabels:
user: alice
- podSelector:
matchLabels:
role: client
...

#云原生征文#Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)_选择器_05

后者,podSelector 前面带 ​​-​​ 减号,说明 namespaceSelector 和 podSelector 是 from 数组中的两个元素,他们将选中 NetworkPolicy 同名称空间中带 ​​role=client​​ 标签的对象,以及带 ​​user=alice​​ 标签的名称空间的所有 Pod。


前者是交集关系(且),后者是并集关系(或)


  • ipBlock 可选择 IP CIDR 范围作为入方向访问控制规则的源或者出方向访问控制规则的目标。这里应该指定的是集群外部的 IP,因为集群内部 Pod 的 IP 地址是临时分配的,且不可预测。

集群的入方向和出方向网络机制通常需要重写网络报文的 source 或者 destination IP。kubernetes 并未定义应该在处理 ​​NetworkPolicy​​ 之前还是之后再修改 source / destination IP,因此,在不同的云供应商、使用不同的网络插件时,最终的行为都可能不一样。这意味着:

  • 对于入方向的网络流量,某些情况下,你可以基于实际的源 IP 地址过滤流入的报文;在另外一些情况下,NetworkPolicy 所处理的 "source IP" 可能是 LoadBalancer 的 IP 地址,或者其他地址
  • 对于出方向的网络流量,基于 ipBlock 的策略可能有效,也可能无效

四、场景

参考官网文档:

​网络策略 | Kubernetes​

#云原生征文#Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)_选择器_06#云原生征文#Kubernetes 网络策略(NetworkPolicy)_字段_07

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