Configurazione di un gateway NAT in uscita

Con GKE su VMware, puoi configurare la traduzione degli indirizzi di rete (SNAT) di origine in modo che al traffico in uscita dal cluster utente venga assegnato un indirizzo IP di origine prevedibile.

Questo documento mostra come configurare un gateway NAT in uscita per un cluster utente.

Attenzione: non puoi eseguire l'upgrade di nessun cluster versione 1.8.x o 1.9.x per cui è abilitato Anthos Network Gateway a una versione successiva. Ad esempio, non puoi eseguire l'upgrade di un cluster della versione 1.9.0 in cui è abilitato il gateway di rete Anthos alla versione 1.9.x, né puoi eseguire l'upgrade alla versione 1.10. Puoi eseguire l'upgrade dei cluster in cui è abilitato il gateway di rete Anthos solo se sono stati creati nella versione 1.10 o successive. Puoi eliminare un cluster versione 1.8.x o 1.9.x per poi ricrearlo seguendo le istruzioni riportate in questo documento.

Introduzione

A volte hai pod in esecuzione in un cluster utente che devono inviare pacchetti ai componenti in esecuzione nella tua organizzazione, ma al di fuori del cluster. Potrebbe essere opportuno progettare questi componenti esterni in modo che filtrano il traffico di rete in entrata in base a un insieme di indirizzi IP di origine noti.

Ecco alcuni scenari:

• È presente un firewall davanti a un database che consente l'accesso solo tramite indirizzo IP. Il team che gestisce il firewall del database è diverso da quello che gestisce il cluster utente.

• I carichi di lavoro nel tuo cluster utente devono accedere a un'API di terze parti tramite internet. Per motivi di sicurezza, il provider di API autentica e autorizza il traffico utilizzando l'indirizzo IP come identità.

Con un gateway NAT in uscita, puoi avere un controllo granulare sugli indirizzi IP di origine utilizzati per il traffico di rete che lascia un cluster.

Prezzi

Non è previsto alcun costo per l'utilizzo di questa funzionalità durante l'anteprima.

Come funziona un gateway NAT in uscita

Normalmente, quando un pod invia un pacchetto dal cluster, viene tradotto con l'indirizzo SNAT con l'indirizzo IP del nodo su cui è in esecuzione il pod.

Quando è attivo un gateway NAT in uscita, puoi specificare che determinati pacchetti in uscita vengano inviati prima a un nodo gateway dedicato. L'interfaccia di rete sul nodo gateway è configurata con due indirizzi IP: l'indirizzo IP principale e un indirizzo IP di origine in uscita.

Quando è stato selezionato un pacchetto per utilizzare il gateway NAT in uscita, lascia il cluster dal nodo gateway e viene tradotto con l'indirizzo IP di origine in uscita configurato nell'interfaccia di rete.

Il seguente diagramma illustra il flusso dei pacchetti:

Nel diagramma precedente puoi vedere il flusso di un pacchetto inviato dal pod.

1. Su un nodo con indirizzo IP 192.168.1.1, un pod con indirizzo IP 10.10.10.1 genera un pacchetto in uscita.

2. Il pacchetto corrisponde a una regola in uscita, quindi viene inoltrato al nodo del gateway.

3. Il nodo gateway modifica l'indirizzo IP di origine in 192.168.1.100 e invia il pacchetto fuori dal cluster.

4. Il traffico di ritorno torna al nodo gateway con la destinazione 192.168.1.100.

5. Il nodo gateway utilizza conntrack per modificare l'indirizzo IP di destinazione in 10.10.10.1.

6. Il pacchetto viene trattato come traffico nel cluster, inoltrato al nodo originale e restituito al pod originale.

Utenti tipo

Questo argomento si riferisce a due utenti tipo:

• Amministratore del cluster. Questa persona crea un cluster utente e specifica gli indirizzi IP mobili che devono essere utilizzati da Anthos Network Gateway.

• Sviluppatore. Questa persona esegue carichi di lavoro sul cluster utente e crea criteri in uscita.

Abilita gateway NAT in uscita

Questa sezione è rivolta agli amministratori del cluster.

Per configurare un gateway NAT in uscita, utilizza i campi enableDataplaneV2 e advancedNetworking nel file di configurazione del cluster utente e crea uno o più oggetti NetworkGatewayGroup.

Nel file di configurazione del cluster, imposta questi campi su true:

enableDataplaneV2: true
...
advancedNetworking: true

Crea il cluster utente.

Specifica gli indirizzi IP mobili

Questa sezione è rivolta agli amministratori del cluster.

Scegli un insieme di indirizzi IP che vuoi utilizzare come indirizzi di origine in uscita. Questi sono chiamati indirizzi IP mobili, perché il Gruppo di gateway di rete li assegna, se necessario, alle interfacce di rete dei nodi che sceglie come gateway in uscita.

Gli indirizzi IP mobili devono trovarsi nella stessa subnet degli indirizzi IP dei nodi.

Il set di indirizzi IP mobili non deve sovrapporsi all'insieme di indirizzi IP che hai specificato per i nodi.

Ad esempio, supponiamo che l'intervallo di indirizzi di una subnet sia 192.168.1.0/24. Supponiamo che tu abbia scelto di utilizzare da 192.168.1.1 a 192.168.1.99 per i nodi. Quindi puoi utilizzare da 192.168.1.100 a 192.168.1.104 come indirizzi IP mobili.

Crea un oggetto NetworkGatewayGroup

Questa sezione è rivolta agli amministratori del cluster.

Ecco un esempio di manifest per un oggetto NetworkGatewayGroup:

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
  - 192.168.1.103
  - 192.168.1.104

Sostituisci l'array floatingIPs con i tuoi indirizzi IP mobili e salva il manifest in un file denominato my-ngg.yaml.

Crea l'oggetto NetworkGatewayGroup:

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG apply -f my-ngg.yaml

Esempio di criterio NAT in uscita

Questa sezione è rivolta agli sviluppatori.

Ecco un esempio di risorsa personalizzata OutboundNatPolicy:

kind: EgressNATPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  name: alice-paul
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

Nel file manifest precedente vediamo:

• Un pod è un candidato per il NAT in uscita se soddisfa uno dei seguenti requisiti:

  • Il pod ha l'etichetta role: frontend e il pod si trova in uno spazio dei nomi con l'etichetta user: alice.

  • Il pod ha l'etichetta role: frontend e il pod si trova in uno spazio dei nomi con l'etichetta user: paul.

• Il traffico da un pod candidato a un indirizzo nell'intervallo 8.8.8.0/24 viene inviato al gateway NAT in uscita.

• La sezione gatewayRef determina l'indirizzo IP di origine del traffico in uscita. La risorsa personalizzata OutboundNATPolicy utilizza i valori gatewayRef.name e gatewayRef.namespace per trovare un oggetto NetworkGatewayGroup. Il criterio utilizza uno degli indirizzi IP mobili di NetworkGatewayGroup come indirizzo IP di origine per il traffico in uscita. Se sono presenti più indirizzi IP mobili nel NetworkGatewayGroup corrispondente, il criterio utilizza il primo indirizzo IP nell'elenco floatingIPs e ignora eventuali altri indirizzi IP. Se sono presenti campi non validi nella sezione gatewayRef, l'applicazione dell'oggetto OutboundNATPolicy non sarà riuscita.

Crea un oggetto OutboundNATPolicy

Crea il tuo manifest OutboundNATPolicy. Imposta metadata.name su "my-policy". Salva il manifest in un file denominato my-policy.yaml.

Crea l'oggetto OutboundNatPolicy:

kubectl apply --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG -f my-policy.yaml

Visualizza le informazioni sul criterio NAT in uscita

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG get egressnatpolicy my-policy --output yaml

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG get networkgatewaygroup --namespace kube-system --output yaml

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG describe egressnatpolicy my-policy

Ordine delle operazioni

Il criterio NAT in uscita è compatibile con le API dei criteri di rete. Il criterio di rete viene valutato prima del criterio NAT in uscita. Se un criterio di rete indica di rilasciare un pacchetto, questo viene ignorato indipendentemente dal criterio NAT in uscita.

Più criteri in uscita

Come descritto in precedenza, ogni criterio OutboundNATPolicy utilizza il primo indirizzo IP nell'elenco floatingIPs di NetworkGatewayGroup che corrisponde a gatewayRef.name e gatewayRef.namespace. Se crei più criteri e intendi utilizzare indirizzi IP diversi, devi creare più oggetti NetworkGatewayGroup e farvi riferimento rispettivamente. Se crei più criteri, l'oggetto gatewayRef deve essere univoco per ogni criterio.

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

Nota: il gateway di rete Anthos 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 in GKE su VMware versione 1.15.0 e successive.

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: egresspolicy1
   spec:
     ...
     gatewayRef:
       name: gateway1
       namespace: kube-system
   ---
   kind: EgressNATPolicy
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     name: egresspolicy2
   spec:
     ...
     gatewayRef:
       name: gateway2
       namespace: kube-system
   ---
   kind: EgressNATPolicy
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   metadata:
     name: egresspolicy3
   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 l'hosting di 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 dei nodi corrisponde ai nodi con l'etichetta specificata e solo questi nodi vengono presi in considerazione per l'hosting di un indirizzo IP mobile. Se specifichi più selettori, la loro logica è additiva, quindi un nodo deve corrispondere a ogni etichetta per essere preso in considerazione per l'hosting di un indirizzo IP mobile. Se non ci sono molti nodi con etichette corrispondenti, un selettore di nodi può ridurre le qualità di alta disponibilità (HA) del posizionamento degli indirizzi IP mobili.