为应用配置网络政策

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本教程演示了如何使用集群网络政策来控制哪些 Pod 可接收传入的网络流量，以及哪些 Pod 可发送传出流量。如需了解详情，请参阅创建集群网络政策。

您可使用网络政策来限制 Pod 之间的连接。因此，使用网络政策可缩小入侵范围，提供更好的安全性。

请注意，网络政策决定是否允许连接，但不提供授权或安全传输（如 SSL/TLS）等更高级别的功能。

目标

在本教程中，您将学习以下内容：

• 如何创建强制执行网络政策的集群
• 如何使用标签限制传入 Pod 的流量
• 如何使用标签限制传出 Pod 的流量

费用

在本文档中，您将使用 Google Cloud 的以下收费组件：

• GKE

您可使用价格计算器根据您的预计使用情况来估算费用。 Google Cloud 新用户可能有资格申请免费试用。

完成本文档中描述的任务后，您可以通过删除所创建的资源来避免继续计费。如需了解详情，请参阅清理。

准备工作

请按照以下步骤启用 Kubernetes Engine API：

1. 访问 Google Cloud 控制台中的 Kubernetes Engine 页面。
2. 创建或选择项目。
3. 稍作等待，让 API 和相关服务完成启用过程。 此过程可能耗时几分钟。

4. 确保您的 Google Cloud 项目已启用结算功能。

安装本教程中使用的以下命令行工具：

• gcloud 用于创建和删除 Kubernetes Engine 集群。gcloud 包含在 gcloud CLI 中。
• kubectl 用于管理 Kubernetes（即 Kubernetes Engine 使用的集群编排系统）。您可以使用 gcloud 安装 kubectl：

  gcloud components install kubectl

从 GitHub 克隆示例代码：

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples
cd kubernetes-engine-samples/network-policies

为 gcloud 命令行工具设置默认值

如需节省在 gcloud 命令行工具中输入项目 ID 和 Compute Engine 地区选项的时间，您可以设置以下默认值：

gcloud config set project project-id
gcloud config set compute/zone compute-zone

创建已启用网络政策实施功能的 GKE 集群

如需创建强制执行网络政策的容器集群，请运行以下命令：

gcloud container clusters create test --enable-network-policy

警告：如果您省略了 --enable-network-policy 标志，则系统会自动忽略您创建的所有 NetworkPolicy 资源，而无任何提示。

限制传入 Pod 的流量

通过 Kubernetes NetworkPolicy 资源，您可以为 Pod 配置网络访问政策。NetworkPolicy 对象包含以下信息：

• 应用网络政策的 Pod，通常由标签选择器指定

• 受网络政策影响的流量类型：表示传入流量的 Ingress 和/或表示传出流量的 Egress

• 哪些 Pod 可以连接指定的 Pod（对于入站流量政策）

• 出站流量政策规定指定的 Pod 可以连接哪些 Pod

首先，运行带有标签 app=hello 的 Web 服务器应用，并在集群内部将其公开：

kubectl run hello-web --labels app=hello \
  --image=us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app:1.0 --port 8080 --expose

接下来，配置 NetworkPolicy 以仅允许来自 app=foo Pod 的流量传入 hello-web Pod。来自未带此标签的 Pod 的其他传入流量、外部流量和来自其他命名空间中的 Pod 的流量均会被阻止。

以下清单选择带有标签 app=hello 的 Pod，并指定入站流量政策，以仅允许来自带有标签 app=foo 的 Pod 的流量：

network-policies/hello-allow-from-foo.yaml

在 GitHub 上查看

# Copyright 2021 Google LLC
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: hello-allow-from-foo
spec:
  policyTypes:
  - Ingress
  podSelector:
    matchLabels:
      app: hello
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          app: foo
---

要将此政策应用于集群，请运行以下命令：

kubectl apply -f hello-allow-from-foo.yaml

验证 Ingress 政策

首先，运行带有标签 app=foo 的临时 Pod，并获取 Pod 中的 shell：

kubectl run -l app=foo --image=alpine --restart=Never --rm -i -t test-1

向 hello-web:8080 端点发出请求，验证是否允许该传入流量：

/ # wget -qO- --timeout=2 http://hello-web:8080

Hello, world!
Version: 1.0.0
Hostname: hello-web-2258067535-vbx6z
/ # exit

从 Pod app=foo 到 app=hello Pod 的流量传输已启用。

接下来，运行带有不同标签 (app=other) 的临时 Pod，并在 Pod 中获取 shell：

kubectl run -l app=other --image=alpine --restart=Never --rm -i -t test-1

发出相同的请求，观察到流量不被允许，因此请求超时；然后退出 Pod shell：

/ # wget -qO- --timeout=2 http://hello-web:8080

wget: download timed out
/ # exit

限制传出 Pod 的流量

您可以像限制传入流量一样限制传出流量。

但是，为了能够查询内部主机名（如 hello-web）或外部主机名（如 www.example.com），您必须在出站流量网络政策中允许 DNS（域名系统）解析。DNS 流量使用 TCP 和 UDP 协议在端口 53 上产生。

若要启用出站网络政策，请部署 NetworkPolicy 以控制从带有标签 app=foo 的 Pod 传出的流量，同时仅允许该流量传入带有标签 app=hello 的 Pod 并允许 DNS 流量。

以下清单指定了一个网络政策，对从带有标签 app=foo 的 Pod 传出的流量进行控制，仅允许该流量传入下面两个目的地：

1. 同一命名空间中带有 app=hello 标签的 Pod。
2. 端口 53 上的集群 Pod 或外部端点（UDP 和 TCP）。

network-policies/foo-allow-to-hello.yaml

在 GitHub 上查看

# Copyright 2021 Google LLC
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

kind: NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: foo-allow-to-hello
spec:
  policyTypes:
  - Egress
  podSelector:
    matchLabels:
      app: foo
  egress:
  - to:
    - podSelector:
        matchLabels:
          app: hello
  - ports:
    - port: 53
      protocol: TCP
    - port: 53
      protocol: UDP
---

要将此政策应用于集群，请运行以下命令：

kubectl apply -f foo-allow-to-hello.yaml

验证出站流量政策

首先，部署名为 hello-web-2 的全新 Web 应用，并在集群内部公开该应用：

kubectl run hello-web-2 --labels app=hello-2 \
  --image=us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app:1.0 --port 8080 --expose

接下来，运行带有标签 app=foo 的临时 Pod，并在容器中打开 shell：

kubectl run -l app=foo --image=alpine --rm -i -t --restart=Never test-3

验证 Pod 可以与 hello-web:8080 建立连接：

/ # wget -qO- --timeout=2 http://hello-web:8080

Hello, world!
Version: 1.0.0
Hostname: hello-web-2258067535-vbx6z

验证 Pod 无法与 hello-web-2:8080 建立连接：

/ # wget -qO- --timeout=2 http://hello-web-2:8080

wget: download timed out

验证 Pod 无法与外部网站（如 www.example.com）建立连接，并退出 Pod shell。

/ # wget -qO- --timeout=2 http://www.example.com

wget: download timed out
/ # exit

清除数据

为避免因本教程中使用的资源导致您的 Google Cloud 账号产生费用，请删除包含这些资源的项目，或者保留项目但删除各个资源。

1. 删除容器集群：此步骤将删除构成容器集群的资源，如计算实例、磁盘和网络资源。

   gcloud container clusters delete test

后续步骤

• 在 GKE 上配置网络政策
• Kubernetes 网络政策文档
• 示例网络政策