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06-安装cilium网络组件
cilium 是一个革新的网络与安全组件；基于 linux 内核新技术--BPF，它可以透明、零侵入地实现服务间安全策略与可视化，主要优势如下：
- 支持L3/L4, L7(如：HTTP/gRPC/Kafka)的安全策略
- 支持基于安全ID而不是地址+端口的传统防火墙策略
- 支持基于Overlay或Native Routing的扁平多节点pod网络
- Overlay VXLAN 方式类似于 flannel 的VXLAN后端
- 高性能负载均衡，支持DSR
- 支持事件、策略跟踪和监控集成
开始使用 cilium
以下为简要翻译 cilium doc上的一个应用示例原文，部署在单节点k8s 环境的实践。
0.升级内核并重启
- Linux kernel >= 4.9.17，请阅读文档升级内核
- etcd >= 3.1.0 or consul >= 0.6.4
1.选择cilium网络后安装k8s(allinone)
- 参考快速指南，设置 ansible hosts 文件中变量
CLUSTER_NETWORK="cilium"
2.部署示例应用
官方文档用几个pod/svc 抽象一个有趣的应用场景（星战迷）：星战中帝国方建造了被称为“终极武器”的“死星”，它是一个卫星大小的战斗空间站，它的核心是使用凯伯晶体（Kyber Crystal）的超级激光炮，剧中它的首秀就以完全火力摧毁了“杰达圣城”（Jedha）。下面将用运行于 k8s上的 pod/svc/cilium 等模拟“死星“的一个“飞船登陆”系统安全策略设计。
- deploy/deathstar：作为控制整个“死星”的飞船登陆管理系统，它暴露一个SVC，提供HTTP REST 接口给飞船请求登陆使用；
- pod/tiefighter：作为“帝国”方的常规战斗飞船，它会调用上述 HTTP 接口，请求登陆“死星”；
- pod/xwing：作为“盟军”方的飞行舰，它也尝试调用 HTTP 接口，请求登陆“死星”；
根据文件http-sw-app.yaml 创建 $ kubectl create -f http-sw-app.yaml 后，验证如下：
$ kubectl get pods,svc
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/deathstar-5fc7c7795d-djf2q 1/1 Running 0 4h
pod/deathstar-5fc7c7795d-hrgst 1/1 Running 0 4h
pod/tiefighter 1/1 Running 0 4h
pod/xwing 1/1 Running 0 4h
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/deathstar ClusterIP 10.68.242.130 <none> 80/TCP 4h
service/kubernetes ClusterIP 10.68.0.1 <none> 443/TCP 5h
每个 POD 在 cilium 中都表示为 Endpoint，初始每个 Endpoint 的”进出安全策略“状态均为 Disabled，如下：(已省略部分无关 POD 信息)
$ kubectl exec -n kube-system cilium-6t5vx -- cilium endpoint list
ENDPOINT POLICY (ingress) POLICY (egress) IDENTITY LABELS (source:key[=value]) IPv6 IPv4 STATUS
ENFORCEMENT ENFORCEMENT
643 Disabled Disabled 31371 k8s:class=deathstar f00d::ac14:0:0:283 172.20.0.246 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=empire
1011 Disabled Disabled 31371 k8s:class=deathstar f00d::ac14:0:0:3f3 172.20.0.63 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=empire
32030 Disabled Disabled 5350 k8s:class=tiefighter f00d::ac14:0:0:7d1e 172.20.0.201 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=empire
45943 Disabled Disabled 14309 k8s:class=xwing f00d::ac14:0:0:b377 172.20.0.189 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=alliance
52035 Disabled Disabled 4 reserved:health f00d::ac14:0:0:cb43 172.20.0.92 ready
3.检查初始状态
当然“死星”应该只允许“帝国”的飞船着陆，因为没有应用任何策略，所以初始状态下“帝国”和“联盟”的飞船都可以登陆，如下测试：
$ kubectl exec xwing -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed # 成功着陆
$ kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed # 成功着陆
4.应用 L3/L4 策略
现在我们应用策略，仅让带有标签 org=empire的飞船登陆“死星”；那么带有标签 org=alliance的“联盟”飞船将禁止登陆；这个就是我们熟悉的传统L3/L4 防火墙策略，并跟踪连接（会话）状态；
根据文件sw_l3_l4_policy.yaml 创建 $ kubectl apply -f sw_l3_l4_policy.yaml 后，验证如下：
$ kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed # 成功着陆
$ kubectl exec xwing -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
# 失败超时
5.查看安全策略
再次执行 cilium endpoint list，可以看到标签带deathstar的 POD 已经应用了 Ingress方向的策略：
# kubectl exec -n kube-system cilium-6t5vx -- cilium endpoint list
ENDPOINT POLICY (ingress) POLICY (egress) IDENTITY LABELS (source:key[=value]) IPv6 IPv4 STATUS
ENFORCEMENT ENFORCEMENT
643 Enabled Disabled 31371 k8s:class=deathstar f00d::ac14:0:0:283 172.20.0.246 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=empire
1011 Enabled Disabled 31371 k8s:class=deathstar f00d::ac14:0:0:3f3 172.20.0.63 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=empire
32030 Disabled Disabled 5350 k8s:class=tiefighter f00d::ac14:0:0:7d1e 172.20.0.201 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=empire
45943 Disabled Disabled 14309 k8s:class=xwing f00d::ac14:0:0:b377 172.20.0.189 ready
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=alliance
52035 Disabled Disabled 4 reserved:health f00d::ac14:0:0:cb43 172.20.0.92 ready
查看具体策略内容 kubectl describe cnp rule1
6. L7 安全策略
上述的策略可以进行简单的安全防护了，但是“死星”的这个系统还有很多复杂的功能；比如它还提供了一个内部维护接口，如果被不合理调用将带来严重灾难性后果，也许“联盟”勇士劫持了一架“帝国”飞船正在进行这个任务（虽然我们内心希望他能够成功摧毁“死星”）。不幸的是“死星”系统设计者考虑到这个风险，它有办法严格限制每架飞船能够请求的权限。
没有限制飞船请求权限时，如下运行：
$ kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPUT deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port
Panic: deathstar exploded
goroutine 1 [running]:
main.HandleGarbage(0x2080c3f50, 0x2, 0x4, 0x425c0, 0x5, 0xa)
/code/src/github.com/empire/deathstar/
temp/main.go:9 +0x64
main.main()
/code/src/github.com/empire/deathstar/
temp/main.go:5 +0x85
限制L7 的安全策略，根据文件sw_l3_l4_l7_policy.yaml 创建 $ kubectl apply -f sw_l3_l4_l7_policy.yaml 后，验证如下：
$ kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed
$ kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPUT deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port
Access denied
我们同样可以使用 kubectl desribe cnp检查更新的策略，或者使用 cilium 命令行：
$ kubectl exec -n kube-system cilium-6t5vx -- cilium policy get
[
{
"endpointSelector": {
"matchLabels": {
"any:class": "deathstar",
"any:org": "empire",
"k8s:io.kubernetes.pod.namespace": "default"
}
},
"ingress": [
{
"fromEndpoints": [
{
"matchLabels": {
"any:org": "empire",
"k8s:io.kubernetes.pod.namespace": "default"
}
}
],
"toPorts": [
{
"ports": [
{
"port": "80",
"protocol": "TCP"
}
],
"rules": {
"http": [
{
"path": "/v1/request-landing",
"method": "POST"
}
]
}
}
]
}
],
"labels": [
{
"key": "io.cilium.k8s.policy.name",
"value": "rule1",
"source": "k8s"
},
{
"key": "io.cilium.k8s.policy.namespace",
"value": "default",
"source": "k8s"
}
]
}
]
Revision: 267
我们看到 cilium 可以实现 7层 HTTP 协议的请求方法（GET/PUT/POST等）、路径（/v1/request-landing）等等安全策略；另外，它还可以防护其他应用（如：Kafka, gRPC, Elasticsearch），可以去官网文档示例学习！