Kubernetes_CNI_Calico_04_Calico的网络策略NetworkPolicy

Posted 2023-03-05 毛奇志

系列文章目录

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• 系列文章目录
• 前言
• 一、k8s 网络策略 NetworkPolicy
• 二、Pod 隔离的两种类型
• 三、NetworkPolicy 资源
• • 1）NetworkPolicy 示例演示
  • 2）选择器 to 和 from 的行为
• 总结

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前言

Kubernetes中和网络相关的组件包括三个：calico(flannel)、kube-proxy、coredns(之前是kubedns).

Kubernetes最常用的CNI组件只有两个，一个是Flannel，一个是Calico。其中，Flannel是没有网络策略的，只有Calico才有网络策略。

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一、k8s 网络策略 NetworkPolicy

如果你希望在 IP 地址或端口层面（OSI 第 3 层或第 4 层）控制网络流量， 则你可以考虑为集群中特定应用使用 Kubernetes 网络策略（NetworkPolicy）。 NetworkPolicy 是一种以应用为中心的结构，允许你设置如何允许 Pod 与网络上的各类网络“实体” 通信。官方文档

网络策略是通过网络插件来实现，常用的网络插件Flannel和Calico：

• Flannel：只能提供网络通讯，不提供网络策略，如果需要使用网络策略，建议使用下面的Calico，关于Flannel更详细的介绍和安装可以参考我这篇文章：Kubernetes（k8s）CNI（flannel）网络模型原理。
• Calico：支持丰富的网络策略，Calico以其性能、灵活性而闻名。后面也会出相关文章详细介绍Calico。

更多了解更多的网络策略，可以参考官方文档：https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Pod 可以通信的 Pod 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）
被允许的名字空间
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）

二、Pod 隔离的两种类型

Pod 有两种隔离: 出口的隔离和入口的隔离。默认情况下，出口和入口都是非隔离的。

网络策略是相加的，所以不会产生冲突。如果策略适用于 Pod 某一特定方向的流量， Pod 在对应方向所允许的连接是适用的网络策略所允许的集合。 因此，评估的顺序不影响策略的结果。

要允许从源 Pod 到目的 Pod 的连接，源 Pod 的出口策略和目的 Pod 的入口策略都需要允许连接。 如果任何一方不允许连接，建立连接将会失败。

三、NetworkPolicy 资源

1）NetworkPolicy 示例演示

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

必需字段：与所有其他的 Kubernetes 配置一样，NetworkPolicy 需要 apiVersion、 kind 和 metadata 字段。关于配置文件操作的一般信息， 请参考配置 Pod 以使用 ConfigMap 和对象管理。

• spec：NetworkPolicy 规约 中包含了在一个名字空间中定义特定网络策略所需的所有信息。
• podSelector：每个 NetworkPolicy 都包括一个 podSelector， 它对该策略所适用的一组 Pod 进行选择。示例中的策略选择带有 “role=db” 标签的 Pod。 空的 podSelector 选择名字空间下的所有 Pod。
• policyTypes：每个 NetworkPolicy 都包含一个 policyTypes 列表，其中包含 Ingress 或 Egress 或两者兼具。policyTypes 字段表示给定的策略是应用于进入所选 Pod 的入站流量还是来自所选 Pod 的出站流量，或两者兼有。 如果 NetworkPolicy 未指定 policyTypes 则默认情况下始终设置 Ingress； 如果 NetworkPolicy 有任何出口规则的话则设置 Egress。
• ingress：每个 NetworkPolicy 可包含一个 ingress 规则的白名单列表。 每个规则都允许同时匹配 from 和 ports 部分的流量。示例策略中包含一条简单的规则： 它匹配某个特定端口，来自三个来源中的一个，第一个通过 ipBlock 指定，第二个通过 namespaceSelector 指定，第三个通过 podSelector 指定。
• egress：每个 NetworkPolicy 可包含一个 egress 规则的白名单列表。 每个规则都允许匹配 to 和 port 部分的流量。该示例策略包含一条规则， 该规则将指定端口上的流量匹配到 10.0.0.0/24 中的任何目的地。

所以，该网络策略示例:

• 隔离 “default” 名字空间下 “role=db” 的 Pod （如果它们不是已经被隔离的话）。

• （Ingress 规则）允许以下 Pod 连接到 “default” 名字空间下的带有 “role=db” 标签的所有 Pod 的 6379 TCP 端口：

  • “default” 名字空间下带有 “role=frontend” 标签的所有 Pod
  • 带有 “project=myproject” 标签的所有名字空间中的 Pod
  • IP 地址范围为 172.17.0.0–172.17.0.255 和 172.17.2.0–172.17.255.255 （即，除了 172.17.1.0/24 之外的所有 172.17.0.0/16）

• （Egress 规则）允许 “default” 命名空间中任何带有标签 “role=db” 的 Pod 到 CIDR 10.0.0.0/24 下 5978 TCP 端口的连接。

2）选择器 to 和 from 的行为

可以在 ingress 的 from 部分或 egress 的 to 部分中指定四种选择器：

podSelector：此选择器将在与 NetworkPolicy 相同的名字空间中选择特定的 Pod，应将其允许作为入站流量来源或出站流量目的地。
namespaceSelector：此选择器将选择特定的名字空间，应将所有 Pod 用作其入站流量来源或出站流量目的地。
namespaceSelector 和 podSelector：一个指定 namespaceSelector 和 podSelector 的 to/from 条目选择特定名字空间中的特定 Pod。 注意使用正确的 YAML 语法；下面的策略：

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

在 from 数组中仅包含一个元素，只允许来自标有 role=client 的 Pod 且该 Pod 所在的名字空间中标有 user=alice 的连接。但是 这项 策略：

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

这里只是把官网的摘了一部分，官网介绍的比较清楚，这里就不粘贴复制了，小伙伴可以参考官方文档：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/network-policies/

总结

在k8s上网络策略是白名单机制，所谓白名单机制是指，只有明确定义的策略才会被允许放行，默认没有指定的规则就是拒绝的，即条件不匹配的都会被拒绝。

其次对于ingress或egress来说，对应的from或to都是用来指定访问端或被访问端的信息。

如果我们在对应的字段中没有定义namespaceSelector字段，默认ingress或egrss会匹配当前netpol所在名称空间，即在没有明确指定namespaceSelector字段时，对应的其他条件都是针对当前netpol所在名称空间。

多个条件组合使用，如果多个条件都在一个列表中，则表示多个条件间是与关系，即指定的条件需要同时满足对应策略才会放行。
如果多个条件不再同一个列表中，则多个条件之间是或关系，即满足其中一个条件都会被对应策略放行。

参考资料：https://liugp.blog.csdn.net/article/details/127839272