Crea clústeres privados de GKE con proxies de red para acceder a los controladores

Last reviewed 2019-07-02 UTC

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Cuando creas un clúster privado de GKE con un extremo de controlador de clúster privado, no se puede acceder al nodo del controlador del clúster desde la Internet pública, pero debe ser accesible para la administración.

De forma predeterminada, los clústeres pueden acceder al controlador a través de su extremo privado, y las redes autorizadas pueden definirse dentro de la red de VPC.

Sin embargo, para acceder al controlador de manera local o desde otra red de VPC, se requieren pasos adicionales. Esto se debe a que la red de VPC que aloja el controlador pertenece a Google y no se puede acceder a ella desde recursos conectados mediante otra conexión de intercambio de tráfico entre redes de VPC, Cloud VPN ni Cloud Interconnect.

Para acceder al controlador de manera local o desde otra red de VPC conectada mediante Cloud VPN o Cloud Interconnect, habilita la exportación de rutas de tu red de VPC a la red de VPC de Google.

Para habilitar el acceso al controlador desde otra red de VPC o desde una conexión local mediante otro intercambio de tráfico entre redes de VPC (como diseños de concentrador y radio), crea un proxy alojado en un espacio de direcciones IP autorizado. Esto se debe a que el intercambio de tráfico entre redes de VPC no es transitivo.

En este instructivo, se muestra cómo configurar un proxy en tu clúster privado de GKE.

Objetivos

• Crear un clúster privado de GKE sin acceso externo
• Crear y, luego, implementar una imagen de Docker para ejecutar el proxy
• Crear un servicio de Kubernetes para acceder al proxy
• Probar el acceso al proxy

Costos

En este instructivo, se usan componentes facturables de Google Cloud Platform, incluidos los siguientes:

• Compute Engine
• GKE

Puedes usar la calculadora de precios para realizar una estimación de costos según el uso previsto.

Cuando finalices las tareas que se describen en este documento, puedes borrar los recursos que creaste para evitar que continúe la facturación. Para obtener más información, consulta Cómo realizar una limpieza.

Antes de comenzar

1. Accede a tu cuenta de Google Cloud. Si eres nuevo en Google Cloud, crea una cuenta para evaluar el rendimiento de nuestros productos en situaciones reales. Los clientes nuevos también obtienen $300 en créditos gratuitos para ejecutar, probar y, además, implementar cargas de trabajo.

2. En la página del selector de proyectos de la consola de Google Cloud, selecciona o crea un proyecto de Google Cloud.

   Nota: Si no planeas conservar los recursos que creaste durante este procedimiento, crea un proyecto en lugar de seleccionar uno existente. Cuando termines, puedes borrar el proyecto y quitar todos los recursos asociados con él.

   Ir al selector de proyectos

3. Asegúrate de que la facturación esté habilitada para tu proyecto de Google Cloud.

4. Habilita las API de Compute Engine and Google Kubernetes Engine.

   Habilita las API

5. En la página del selector de proyectos de la consola de Google Cloud, selecciona o crea un proyecto de Google Cloud.

   Nota: Si no planeas conservar los recursos que creaste durante este procedimiento, crea un proyecto en lugar de seleccionar uno existente. Cuando termines, puedes borrar el proyecto y quitar todos los recursos asociados con él.

   Ir al selector de proyectos

6. Asegúrate de que la facturación esté habilitada para tu proyecto de Google Cloud.

7. Habilita las API de Compute Engine and Google Kubernetes Engine.

   Habilita las API

Configura tu entorno

En este instructivo usarás Cloud Shell para ingresar comandos. Cloud Shell te brinda acceso a la línea de comandos en la consola de Google Cloud y, además, incluye Google Cloud CLI y otras herramientas que necesitas para el desarrollo en Google Cloud. Cloud Shell aparece como una ventana en la parte inferior de la consola de Google Cloud. Es posible que la inicialización tome unos minutos, pero la ventana aparecerá de inmediato.

Sigue estos pasos para configurar tu entorno con Cloud Shell:

1. En Google Cloud Console, abre Cloud Shell.

   Abrir Cloud Shell

2. Asegúrate de que estés trabajando en el proyecto que creaste o seleccionaste. Reemplaza [YOUR_PROJECT_ID] por tu proyecto de Google Cloud.

   gcloud config set project [YOUR_PROJECT_ID]
   export PROJECT_ID=`gcloud config list --format="value(core.project)"`
   

3. Configura la zona de procesamiento predeterminada. Para los fines de este instructivo, es us-central1-c. Si realizas la implementación en un entorno de producción, elige la región en la que deseas hacerlo.

   gcloud config set compute/region us-central1
   gcloud config set compute/zone us-central1-c
   export REGION=us-central1
   export ZONE=us-central1-c
   
   

Crea una red de VPC y una VM cliente

Crea una red y subred de VPC que alojarán los recursos.

1. Crea una red de VPC:

   gcloud compute networks create k8s-proxy --subnet-mode=custom
   

2. Crea una subred personalizada en la red de VPC recién creada:

   gcloud compute networks subnets create subnet-cluster \
       --network=k8s-proxy --range=10.50.0.0/16
   

3. Crea una VM cliente que utilizarás para implementar recursos en el clúster de Kubernetes:

   gcloud compute instances create --subnet=subnet-cluster \
       --scopes cloud-platform proxy-temp
   

4. Guarda la dirección IP interna de la instancia recién creada en una variable de entorno:

   export CLIENT_IP=`gcloud compute instances describe proxy-temp \
       --format="value(networkInterfaces[0].networkIP)"`
   

5. Crea una regla de firewall para permitir el acceso de SSH a la red de VPC:

   gcloud compute firewall-rules create k8s-proxy-ssh --network k8s-proxy \
       --allow tcp:22
   

Crea un clúster privado

Ahora crea un clúster privado para usar en este instructivo.

Si ya tienes un clúster que prefieras usar, puedes omitir el paso de creación del clúster, pero debes configurar alguna forma de acceso inicial en la máquina cliente.

• En Cloud Shell, crea un clúster:

  gcloud container clusters create frobnitz  \
      --master-ipv4-cidr=172.16.0.64/28 \
      --network k8s-proxy \
      --subnetwork=subnet-cluster \
      --enable-ip-alias \
      --enable-private-nodes \
      --enable-private-endpoint \
      --master-authorized-networks $CLIENT_IP/32 \
      --enable-master-authorized-networks
  

  El comando crea un clúster privado de GKE, llamado frobnitz y master-authorized-networks, configurado con el fin de permitir que solo la máquina cliente tenga acceso.

Crea la imagen de Docker

Sigue estos pasos para compilar una imagen de proxy de la API de Kubernetes llamada k8s-api-proxy, que actúa como un proxy de reenvío en el servidor de la API de Kubernetes.

1. En Cloud Shell, crea un directorio y cambia a ese directorio:

   mkdir k8s-api-proxy && cd k8s-api-proxy

2. Crea el Dockerfile: Mediante la siguiente configuración, se crea un contenedor de Alpine, que es una distribución de contenedores livianos que tiene un proxy Privoxy. El Dockerfile también instala curl y jq para la inicialización de contenedores, agrega los archivos de configuración necesarios, expone de forma interna el puerto 8118 a GKE y agrega una secuencia de comandos de inicio.

   FROM alpine
   
   RUN apk add -U curl privoxy jq && \
       mv /etc/privoxy/templates /etc/privoxy-templates && \
       rm -rf /var/cache/apk/* /etc/privoxy/* && \
       mv /etc/privoxy-templates /etc/privoxy/templates
   ADD --chown=privoxy:privoxy config \
       /etc/privoxy/
   ADD --chown=privoxy:privoxy k8s-only.action \
       /etc/privoxy/
   ADD --chown=privoxy:privoxy k8s-rewrite-internal.filter \
       /etc/privoxy/
   ADD k8s-api-proxy.sh /
   
   EXPOSE 8118/tcp
   
   ENTRYPOINT ["./k8s-api-proxy.sh"]
   

3. En el directorio k8s-api-proxy, crea el archivo de config y agrégale el siguiente contenido:

   #config directory
   confdir /etc/privoxy
   # Allow Kubernetes API access only
   actionsfile /etc/privoxy/k8s-only.action
   # Rewrite https://CLUSTER_IP to https://kubernetes.default
   filterfile /etc/privoxy/k8s-rewrite-internal.filter
   # Don't show the pod name in errors
   hostname k8s-privoxy
   # Bind to all interfaces, port :8118
   listen-address  :8118
   # User cannot click-through a block
   enforce-blocks 1
   # Allow more than one outbound connection
   tolerate-pipelining 1
   

4. En el mismo directorio, crea el archivo k8s-only.action y agrégale el siguiente contenido. Ten en cuenta que CLUSTER_IP se reemplazará cuando se ejecute k8s-api-proxy.sh.

   # Block everything...
   {+block{Not Kubernetes}}
   /
   
   # ... except the internal k8s endpoint, which you rewrite (see
   # k8s-rewrite-internal.filter).
   {+client-header-filter{k8s-rewrite-internal} -block{Kubernetes}}
   CLUSTER_IP/
   

5. Crea el archivo k8s-rewrite-internal.filter y agrégale el siguiente contenido. Ten en cuenta que CLUSTER_IP se reemplazará cuando se ejecute k8s-api-proxy.sh.

   CLIENT-HEADER-FILTER: k8s-rewrite-internal\
    Rewrite https://CLUSTER_IP/ to https://kubernetes.default/
   s@(CONNECT) CLUSTER_IP:443\
    (HTTP/\d\.\d)@$1 kubernetes.default:443 $2@ig
   

6. Crea el archivo k8s-api-proxy.sh y agrégale el siguiente contenido.

   #!/bin/sh
   
   set -o errexit
   set -o pipefail
   set -o nounset
   
   # Get the internal cluster IP
   export TOKEN=$(cat /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token)
   INTERNAL_IP=$(curl -H "Authorization: Bearer $TOKEN" -k -SsL https://kubernetes.default/api |
   jq -r '.serverAddressByClientCIDRs[0].serverAddress')
   
   # Replace CLUSTER_IP in the rewrite filter and action file
   sed -i "s/CLUSTER_IP/${INTERNAL_IP}/g"\
    /etc/privoxy/k8s-rewrite-internal.filter
   sed -i "s/CLUSTER_IP/${INTERNAL_IP}/g"\
    /etc/privoxy/k8s-only.action
   
   # Start Privoxy un-daemonized
   privoxy --no-daemon /etc/privoxy/config
   

   Nota: Para este instructivo, no instales ni verifiques el certificado del servidor de la API de Kubernetes. En su lugar, ejecuta el comando curl con la opción -k (no segura). En un entorno de producción, debes instalar correctamente y verificar los certificados TLS. Para obtener más información, consulta Administra certificados TLS en clústeres de Kubernetes.

7. Haz que k8s-api-proxy.sh sea ejecutable:

   chmod +x k8s-api-proxy.sh

8. Compila y envía el contenedor a tu proyecto.

   docker build -t gcr.io/$PROJECT_ID/k8s-api-proxy:0.1 .
   docker push gcr.io/$PROJECT_ID/k8s-api-proxy:0.1
   

Implementa la imagen y el servicio

1. En Cloud Shell, accede a la VM cliente que creaste antes:

   gcloud compute ssh proxy-temp
   

2. Instala la herramienta de kubectl:

   sudo apt-get install kubectl
   

3. Guarda el ID del proyecto como una variable de entorno:

   export PROJECT_ID=`gcloud config list --format="value(core.project)"`
   

4. Obtén las credenciales del clúster:

   gcloud container clusters get-credentials frobnitz \
   --zone us-central1-c --internal-ip
   

5. Crea una implementación de Kubernetes que exponga el contenedor que acabas de crear:

   kubectl run k8s-api-proxy \
       --image=gcr.io/$PROJECT_ID/k8s-api-proxy:0.1 \
       --port=8118
   

6. Crea el archivo ilb.yaml para el balanceador de cargas interno y copia lo siguiente en él:

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     labels:
       run: k8s-api-proxy
     name: k8s-api-proxy
     namespace: default
     annotations:
       cloud.google.com/load-balancer-type: "Internal"
   spec:
     ports:
     - port: 8118
       protocol: TCP
       targetPort: 8118
     selector:
       run: k8s-api-proxy
     type: LoadBalancer
   

7. Implementa el balanceador de cargas interno:

   kubectl create -f ilb.yaml

8. Marca el servicio y espera una dirección IP:

   kubectl get service/k8s-api-proxy

   El resultado se verá de la siguiente manera. Cuando veas una IP externa, significa que el proxy ya está listo.

   NAME            TYPE           CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
   k8s-api-proxy   LoadBalancer   10.24.13.129   10.24.24.3    8118:30282/TCP   2m
   

   La dirección IP externa de este paso es tu dirección de proxy.

9. Guarda la dirección IP del ILB como una variable de entorno:

   export LB_IP=`kubectl get  service/k8s-api-proxy \
   -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[].ip}'`
   

10. Guarda la dirección IP del controlador del clúster en una variable de entorno:

    export CONTROLLER_IP=`gcloud container clusters describe frobnitz \
    --zone=us-central1-c \
    --format="get(privateClusterConfig.privateEndpoint)"`
    

11. Verifica que el proxy se pueda usar. Para ello, accede a la API de Kubernetes a través de él:

    curl -k -x $LB_IP:8118 https://$CONTROLLER_IP/version
    

    El resultado se verá de la siguiente manera (puede que tu resultado sea diferente):

    {
      "major": "1",
      "minor": "15+",
      "gitVersion": "v1.15.11-gke.5",
      "gitCommit": "a5bf731ea129336a3cf32c3375317b3a626919d7",
      "gitTreeState": "clean",
      "buildDate": "2020-03-31T02:49:49Z",
      "goVersion": "go1.12.17b4",
      "compiler": "gc",
      "platform": "linux/amd64"
    }
    

    Nota: Para este instructivo, no protejas el proxy con un certificado válido. En su lugar, ejecuta el comando curl con la marca -k (no segura). En un entorno de producción, debes instalar y verificar el certificado TLS para el proxy de manera correcta. Puedes obtenerlo firmado por la autoridad certificada (CA) raíz del clúster. Para obtener más información, consulta Administra certificados TLS en clústeres de Kubernetes.

12. Configura la variable de entorno https_proxy en el proxy HTTP(S) para que el comando kubectl pueda alcanzar el balanceador de cargas interno desde cualquier lugar:

    export https_proxy=$LB_IP:8118

    Nota: Después de configurar la variable de entorno https_proxy, todo el tráfico usará el proxy que configuraste antes. Sin embargo, el proxy solo permite el tráfico al servidor de la API de Kubernetes y bloquea todo el tráfico a otros destinos. Esto abarca el tráfico de Internet y el tráfico a las propiedades de Google, incluido el tráfico que se origina con el comando de gcloud. Por lo tanto, configura la variable https_proxy solo cuando se requiera el acceso al servidor de la API de Kubernetes. Para revertir el efecto de este comando, ejecuta unset https_proxy.

13. Prueba el proxy y la variable https_proxy; para ello, ejecuta el comando de kubectl:

    kubectl get pods

    Obtendrás un resultado similar al siguiente, lo que significa que te conectaste de manera correcta a la API de Kubernetes a través del proxy:

    NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    k8s-api-proxy-766c69dd45-mfqf4   1/1     Running   0          6m15s
    

14. Sal de la VM cliente:

    exit

Limpia

Para evitar que se apliquen cargos a tu cuenta de Google Cloud por los recursos usados en este instructivo, borra el proyecto que contiene los recursos o conserva el proyecto y borra los recursos individuales.

Borra el proyecto

Precaución: Borrar un proyecto tiene estas consecuencias:
• Se borra todo en el proyecto. Si usaste un proyecto existente para las tareas de este documento, cuando lo borres, también se borrará cualquier otro trabajo que hayas realizado en el proyecto.
• Se pierden los ID personalizados de proyectos. Cuando creaste este proyecto, es posible que hayas creado un ID del proyecto personalizado que desees utilizar en el futuro. Para conservar las URL que utilizan el ID del proyecto, como una URL appspot.com, borra los recursos seleccionados dentro del proyecto en lugar de borrar todo el proyecto.
1. En la consola de Google Cloud, ve a la página Administrar recursos.

   Ir a Administrar recursos

2. En la lista de proyectos, elige el proyecto que quieres borrar y haz clic en Borrar.
3. En el diálogo, escribe el ID del proyecto y, luego, haz clic en Cerrar para borrar el proyecto.

Borra el clúster de GKE

Si no quieres borrar el proyecto, borra el clúster de GKE:

gcloud container clusters delete frobnitz

¿Qué sigue?

• Endurecimiento de la seguridad del clúster: proporciona más seguridad para tu clúster.
• Acceso privado a Google: accede a los servicios de Google sin una IP pública.
• Explora arquitecturas de referencia, diagramas, instructivos y prácticas recomendadas sobre Google Cloud. Consulta nuestro Cloud Architecture Center.