Configurazione di un gateway NAT in uscita

Questo documento descrive come configurare un gateway NAT in uscita per Google Distributed Cloud. Questo gateway fornisce indirizzi IP SNAT permanenti e deterministici per il traffico in uscita dai cluster. Quando esegui carichi di lavoro con traffico utente in uscita (all'esterno dei cluster), i clienti vogliono identificare questo traffico utilizzando alcuni indirizzi IP deterministici. Ciò consente ai tuoi clienti di stabilire misure di sicurezza basate su IP, come i criteri di inserimento nella lista consentita.

Il gateway NAT in uscita viene abilitato utilizzando due risorse personalizzate. Per un determinato spazio dei nomi, la risorsa personalizzata NetworkGatewayGroup specifica indirizzi IP mobili che possono essere configurati nell'interfaccia di rete di un nodo che viene scelto come gateway. La risorsa personalizzata EgressNatPolicy consente di specificare i criteri di routing in uscita per controllare il traffico sul gateway in uscita.

Se non configuri un gateway NAT in uscita o se il traffico in uscita non soddisfa le regole di selezione del traffico, il traffico in uscita da un determinato pod a una destinazione esterna al cluster viene mascherato verso l'indirizzo IP del nodo su cui è in esecuzione il pod. In questo scenario, non vi è alcuna garanzia che tutto il traffico in uscita da un determinato pod abbia lo stesso indirizzo IP di origine o venga mascherato verso lo stesso indirizzo IP del nodo.

Il gateway NAT in uscita è un'offerta di networking avanzata basata su Dataplane V2.

Nota: se i tuoi nodi eseguono Ubuntu 18.04, la versione del kernel Linux deve essere 5.4 o successiva. Per ulteriori informazioni, vedi Configurare Ubuntu.

Come funziona il gateway NAT in uscita

La logica di selezione del traffico in uscita si basa su un selettore dello spazio dei nomi, su un selettore di pod e su un set di intervalli di indirizzi IP di destinazione nella notazione a blocchi CIDR. Per illustrare il funzionamento del gateway NAT in uscita, consideriamo il flusso di un pacchetto da un pod a un consumer esterno e la risposta corrispondente. Supponi che la subnet del nodo abbia indirizzi IP nel blocco CIDR 192.168.1.0/24.

Il seguente diagramma mostra l'architettura di rete per il traffico in uscita attraverso un nodo gateway.

Il flusso di pacchetti attraverso il gateway NAT in uscita potrebbe essere simile al seguente:

1. Il traffico in uscita viene generato da un pod con indirizzo IP 10.10.10.1 in un nodo con indirizzo IP 192.168.1.1.

   L'indirizzo di destinazione del traffico è un endpoint esterno al cluster.

2. Se il traffico corrisponde a una regola in uscita, il programma eBPF instrada il traffico in uscita al nodo gateway, invece di eseguire direttamente il mascheramento con l'indirizzo IP del nodo.

3. Il Nodo gateway riceve il traffico in uscita.

4. Il nodo gateway maschera l'indirizzo IP di origine del traffico di origine, 10.10.10.1, con l'indirizzo IP in uscita di origine 192.168.1.100 specificato nella risorsa personalizzata EgressNATPolicy.

5. Il traffico restituito torna al nodo gateway con destinazione 192.168.1.100.

6. Il nodo gateway corrisponde alla connessione del traffico di ritorno con quello del traffico in uscita originale e riscrive l'indirizzo IP di destinazione come 10.10.10.1.

7. 10.10.10.1 viene trattato come traffico nel cluster, viene instradato al nodo originale e restituito al pod originale.

Configura indirizzi IP mobili per il traffico dei nodi

La risorsa personalizzata Gruppo gateway di rete è un componente in bundle di Google Distributed Cloud. La risorsa gestisce un elenco di uno o più indirizzi IP mobili da utilizzare per il traffico in uscita dai nodi nel cluster. I nodi partecipanti sono determinati dallo spazio dei nomi specificato. Il gruppo di gateway di rete rende disponibile un indirizzo IP mobile in qualsiasi momento secondo il criterio del "best effort". Se un Nodo che utilizza un indirizzo IP mobile smette di funzionare, l'operatore di rete avanzato sposta l'indirizzo IP assegnato al successivo nodo disponibile. Verrà spostato anche tutto il traffico in uscita dei carichi di lavoro che utilizza quell'indirizzo IP.

Includi i dettagli del gruppo di gateway di rete (annotazione e specifiche) nel file di configurazione del cluster quando crei un nuovo cluster 1.29.100-gke.251.

Crea la risorsa personalizzata NetworkGatewayGroup

Puoi abilitare il gruppo di gateway di rete impostando il campo spec.clusterNetwork.advancedNetworking su true nel file di configurazione del cluster quando crei un cluster, come mostrato nell'esempio seguente:

apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: cluster1
  namespace: cluster-cluster1
spec:
  clusterNetwork:
    ...
    advancedNetworking: true
    ...

Quando crei la risorsa personalizzata NetworkGatewayGroup, imposta il relativo spazio dei nomi sullo spazio dei nomi del cluster e specifica un elenco di indirizzi IP mobili, come mostrato nell'esempio seguente:

Nota: l'operatore cluster crea una copia della risorsa personalizzata NetworkGatewayGroup nello spazio dei nomi kube-system. Questa copia della risorsa personalizzata NetworkGatewayGroup nello spazio dei nomi kube-system è responsabile della definizione degli indirizzi IP mobili utilizzati dall'operatore di rete avanzato.

kind: NetworkGatewayGroup
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  namespace: cluster-cluster1
  name: default
spec:
  floatingIPs:
  - 192.168.1.100
  - 192.168.1.101
  - 192.168.1.102

Nota: il gateway NAT in uscita non supporta una configurazione ad alta disponibilità. Se il nodo gateway di rete che gestisce l'indirizzo IP mobile non funziona o presenta problemi di connettività, il traffico in uscita potrebbe essere interrotto per brevi periodi di tempo. L'operatore di rete avanzato riassegna automaticamente l'indirizzo IP mobile a un nuovo nodo per ripristinare il traffico in uscita.

L'operatore di rete avanzato assegna gli IP mobili ai nodi in base ai seguenti criteri:

• Subnet del nodo: l'indirizzo IP mobile deve corrispondere alla subnet del nodo.
• Ruolo nodo (piano di controllo, worker): i nodi worker hanno la precedenza sui nodi del piano di controllo quando assegnano indirizzi IP mobili.
• Se un nodo ha un indirizzo IP mobile: l'operatore assegna la priorità alle assegnazioni ai nodi che non sono già stati assegnati a un IP mobile.

La mappatura indirizzo/nodo è disponibile nella sezione status quando ottieni l'oggetto NetworkGatewayGroup. Tieni presente che l'oggetto NetworkGatewayGroup si trova nello spazio dei nomi kube-system. Se un nodo gateway non è attivo, l'operatore di rete avanzato assegna gli indirizzi IP mobili al successivo nodo disponibile.

Verifica la configurazione del gateway

Dopo aver applicato le modifiche alla configurazione del gateway, puoi utilizzare kubectl per controllare lo stato del gateway e recuperare gli indirizzi IP mobili specificati per il gateway.

1. Utilizza il comando seguente per verificare lo stato dell'NetworkGatewayGroup e vedere come vengono allocati gli indirizzi IP mobili:

   kubectl -n kube-system get networkgatewaygroups.networking.gke.io default -o yaml
   

   La risposta per un cluster con due nodi, worker1 e worker2, potrebbe avere il seguente aspetto:

   kind: NetworkGatewayGroup
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     namespace: kube-system
     name: default
   spec:
     floatingIPs:
     - 192.168.1.100
     - 192.168.1.101
     - 192.168.1.102
   status:
     nodes:
       worker1: Up
       worker2: Up // Or Down
     floatingIPs:
       192.168.1.100: worker1
       192.168.1.101: worker2
       192.168.1.102: worker1
   

Impostare le regole di selezione del traffico

La risorsa personalizzata EgressNATPolicy specifica le regole di selezione del traffico e assegna un indirizzo IP deterministico per il traffico in uscita che esce dal cluster. Quando specifichi la risorsa personalizzata, sono tutti obbligatori egress (con almeno una regola), destinationCIDRs e egressSourceIP.

Nota: è possibile impostare regole di selezione del traffico che specificano un indirizzo egressSourceIP già in uso per un altro oggetto EgressNATPolicy. Ciò potrebbe causare conflitti di routing del traffico in uscita. Coordinati con il tuo team di sviluppo per determinare quali indirizzi IP mobili sono disponibili per l'uso prima di specificare l'indirizzo egressSourceIP nella risorsa personalizzata EgressNATPolicy.

Usa kubectl apply per creare la risorsa personalizzata EgressNATPolicy. Le seguenti sezioni forniscono dettagli ed esempi per definire la specifica.

Specifica le regole di routing in uscita

La risorsa personalizzata EgressNatPolicy consente di specificare le seguenti regole per il traffico in uscita:

• Devi specificare una o più regole di selezione del traffico in uscita nella sezione egress.

  • Ogni regola è composta da un podSelector e da un namespaceSelector.
  • La selezione si basa su un'etichetta dello spazio dei nomi, namespaceSelector.matchLabels.user e su un'etichetta del pod, podSelector.matchLabels.role.
  • Se un pod corrisponde a una delle regole (la corrispondenza utilizza una relazione OR), viene selezionato per il traffico in uscita.

• Specifica gli indirizzi di destinazione consentiti nella sezione destinationCIDRs.

  • destinationCIDRs richiede un elenco di blocchi CIDR.
  • Se il traffico in uscita da un pod ha un indirizzo IP di destinazione che rientra nell'intervallo di uno qualsiasi dei blocchi CIDR specificati, viene selezionato per il traffico in uscita.

Nell'esempio seguente, il traffico in uscita da un pod è consentito quando vengono soddisfatti i seguenti criteri:

• Il pod è etichettato con role: frontend.
• Il pod si trova in uno spazio dei nomi etichettato come user: alice o user: paul.
• Il pod comunica con gli indirizzi IP nel blocco CIDR 8.8.8.0/24.

kind: EgressNATPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  name: egress
spec:
  sources:
  - namespaceSelector:
      matchLabels:
        user: alice
    podSelector:
      matchLabels:
        role: frontend
  - namespaceSelector:
      matchLabels:
        user: paul
    podSelector:
      matchLabels:
        role: frontend
  action: SNAT
  destinations:
    - cidr: 8.8.8.0/24
  gatewayRef:
    name: default
    namespace: kube-system

Per ulteriori informazioni sull'utilizzo delle etichette, consulta Etichette e selettori nella documentazione di Kubernetes.

Ottieni un indirizzo IP di origine per il traffico in uscita

La risorsa personalizzata (criterio) EgressNATPolicy utilizza i valori gatewayRef.name e gatewayRef.namespace per trovare un oggetto NetworkGatewayGroup (gateway). Il criterio utilizza uno degli indirizzi IP mobili del gateway come indirizzo IP di origine per il traffico in uscita. Se nel gateway corrispondente sono presenti più indirizzi IP mobili, il criterio utilizza il primo indirizzo IP nell'elenco floatingIPs e ignora qualsiasi altro indirizzo IP. Per il gateway di esempio, il primo indirizzo nell'elenco floatingIPs è 192.168.1.100. La presenza di campi o valori non validi nella sezione gatewayRef comporterà l'impossibilità di applicare l'oggetto del criterio.

Più criteri in uscita e più oggetti gateway

Come descritto nella sezione precedente, ogni oggetto (criterio) egressNATPolicy utilizza il primo indirizzo IP nell'elenco floatingIPs dell'oggetto gateway che corrisponde a gatewayRef.name e gatewayRef.namespace. Puoi creare più criteri e, se intendi utilizzare indirizzi IP diversi, devi creare più oggetti NetworkGatewayGroup e farvi riferimento, rispettivamente.

Ogni risorsa NetworkGatewayGroup deve contenere indirizzi IP mobili univoci. Per configurare più oggetti EgressNATPolicy in modo che utilizzino lo stesso indirizzo IP, utilizza lo stesso gatewayRef.name e lo stesso gatewayRef.namespace per entrambi.

Nota: Network Gateway per GDC non consente di creare nuovi oggetti gateway che contengono indirizzi IP in spec.floatingIPs che sono già utilizzati in oggetti gateway esistenti. Questa regola viene applicata da un webhook.

Per configurare più criteri in uscita e più oggetti gateway:

1. Crea oggetti gateway nello spazio dei nomi kube-system per gestire ciascun indirizzo IP mobile. In genere, ogni criterio in uscita deve avere un oggetto gateway corrispondente per garantire che venga allocato l'indirizzo IP corretto.

   Poi verifica ogni oggetto gateway con kubectl per ottenere lo stato di allocazione degli indirizzi IP mobili:

   kind: NetworkGatewayGroup
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     namespace: kube-system
     name: gateway1
   spec:
     floatingIPs:
     - 192.168.1.100
   status:
     ...
     floatingIPs:
       192.168.1.100: worker1
   ---
   kind: NetworkGatewayGroup
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     namespace: kube-system
     name: gateway2
   spec:
     floatingIPs:
     - 192.168.1.101
   status:
     ...
     floatingIPs:
       192.168.1.101: worker2
   ---
   kind: NetworkGatewayGroup
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     namespace: kube-system
     name: gateway3
   spec:
     floatingIPs:
     - 192.168.1.102
   status:
     ...
     floatingIPs:
       192.168.1.102: worker1
   

2. Crea più criteri che fanno riferimento agli oggetti gateway, ad esempio gateway1 creati nel passaggio precedente:

   kind: EgressNATPolicy
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     name: egress1
   spec:
     ...
     gatewayRef:
       name: gateway1
       namespace: kube-system
   ---
   kind: EgressNATPolicy
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     name: egress2
   spec:
     ...
     gatewayRef:
       name: gateway2
       namespace: kube-system
   ---
   kind: EgressNATPolicy
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     name: egress3
   spec:
     ...
     gatewayRef:
       name: gateway3
       namespace: kube-system
   

(Facoltativo) Specifica i nodi in cui posizionare gli indirizzi IP mobili

NetworkGatewayGroup risorse supportano i selettori dei nodi. Per specificare un sottoinsieme di nodi considerati per ospitare un indirizzo IP mobile, puoi aggiungere il selettore di nodi all'oggetto NetworkGatewayGroup come mostrato nell'esempio seguente:

kind: NetworkGatewayGroup
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  namespace: cluster-cluster1
  name: default
spec:
  floatingIPs:
  - 192.168.1.100
  - 192.168.1.101
  - 192.168.1.102
  nodeSelector:
    node-type: "egressNat"

Il selettore di nodi crea corrispondenze con i nodi che hanno l'etichetta specificata e solo questi nodi sono considerati per ospitare un indirizzo IP mobile. Se specifichi più selettori, la loro logica è additiva, quindi un nodo deve corrispondere a ogni etichetta per essere considerato per ospitare un indirizzo IP mobile. Se non ci sono molti nodi con etichette corrispondenti, un selettore di nodi può ridurre le qualità dell'alta disponibilità del posizionamento degli indirizzi IP mobili.

Regole di selezione del traffico in uscita e criteri di rete

Il gateway NAT in uscita è compatibile con le API dei criteri di rete. I criteri di rete vengono valutati per primi e hanno la precedenza sulle regole di selezione del traffico del gateway NAT in uscita. Ad esempio, se il traffico in uscita attiva un criterio di rete che determina l'eliminazione del pacchetto, le regole del gateway in uscita non controlleranno il pacchetto. Solo quando il criterio di rete consente il traffico in uscita del pacchetto, verranno valutate le regole di selezione del traffico in uscita per decidere come viene gestito il traffico, utilizzando il gateway NAT in uscita o mascherando direttamente con l'indirizzo IP del nodo su cui è in esecuzione il pod.

Limitazioni

Le limitazioni attuali per il gateway NAT in uscita includono:

• Il gateway NAT in uscita è abilitato solo per la modalità IPv4.

• Gli indirizzi IP in uscita devono trovarsi nello stesso dominio di livello 2 con indirizzi IP dei nodi.

• Gli upgrade non sono supportati per i cluster che sono stati configurati per l'utilizzo dell'anteprima del gateway NAT in uscita. Per Google Distributed Cloud versione 1.29.0 e successive, il gateway NAT in uscita è in anteprima solo su Ubuntu 18.04. L'uso di questa funzionalità mentre è in anteprima è senza costi.