一、需求
Kubernetes 的命名空间主要用于组织和隔离资源，但默认情况下，不同命名空间中的 Pod 之间是可以相互通信的。为了实现更严格的网络隔离，同一套k8s需要根据不同的命名空间进行网络环境隔离，例如开发（dev01）测试（test01）环境。Network Policies 是 Kubernetes 提供的一种机制，用于控制 Pod 间的网络流量。你可以为每个命名空间定义 Network Policies 来限制 Pod 之间的通信。
二、相关解释
它是pod选择器，基于标签选择与Network Policy处于同一namespace下的pod，如果pod被选中，则对其应用Network Policy中定义的规则。此为可选字段，当没有此字段时，表示选中所有pod。
Network Policy定义的规则可以分成两种，一种是入pod的Ingress规则，一种是出pod的Egress规则。本字段可以看作是一个开关，如果其中包含Ingress，则Ingress部分定义的规则生效，如果是Egress则Egress部分定义的规则生效，如果都包含则全部生效。当然此字段也可选，如果没有指定的话，则默认Ingress生效，如果Egress部分有定义的话，Egress才生效。怎么理解这句话，下文会提到，没有明确定义Ingress、Egress部分，它也是一种规则，默认规则而非没有规则。
spec.ingress
和
spec.egress
字段分别用于定义允许进入 Pod 的流量规则和允许离开 Pod 的流量规则。下面详细解释这两个字段的结构和包含的子项。
spec.ingress
结构
spec:
ingress:
- from:
- podSelector:
matchLabels: {} # 选择具有特定标签的 Pod
- namespaceSelector:
matchLabels: {} # 选择具有特定标签的命名空间
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0 # CIDR 地址范围
except:
- 10.0.0.0/8 # 排除的 CIDR 地址范围
- ports:
- protocol: TCP # 协议类型
port: 80 # 具体端口
endPort: 8080 # 如果是端口范围，则需要指定结束端口
spec.egress
结构
spec:
egress:
- to:
- podSelector:
matchLabels: {} # 选择具有特定标签的 Pod
- namespaceSelector:
matchLabels: {} # 选择具有特定标签的命名空间
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0 # CIDR 地址范围
except:
- 10.0.0.0/8 # 排除的 CIDR 地址范围
- ports:
- protocol: TCP # 协议类型
port: 80 # 具体端口
endPort: 8080 # 如果是端口范围，则需要指定结束端口
示例
假设你有一个 NetworkPolicy，它允许 Pod 接收来自 CIDR 地址范围
192.168.1.0/24
的流量，并允许 Pod 发送流量到 CIDR 地址范围
10.0.0.0/8
，同时只允许通过 TCP 协议的端口 80 和 443 进行通信。
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: allow-traffic
namespace: my-namespace
spec:
podSelector: {}
ingress:
- from:
- ipBlock:
cidr: 192.168.1.0/24
- ports:
- protocol: TCP
port: 80
- protocol: TCP
port: 443
egress:
- to:
- ipBlock:
cidr: 10.0.0.0/8
- ports:
- protocol: TCP
port: 80
- protocol: TCP
port: 443
policyTypes:
- Ingress
- Egress
注意事项
- 适用性: 该 NetworkPolicy 适用于
my-namespace
命名空间中的所有 Pod。
- 流量控制: 控制了 Ingress 和 Egress 流量。
- CIDR 地址范围:
192.168.1.0/24
和
10.0.0.0/8
通常用于私有网络。
- 端口控制: 只允许通过 TCP 协议的端口 80 和 443 进行通信。
三、测试规划
1、创建命名空间
2、创建pod和nodeport
3、应用策略之前测试
4、创建网络策略1-pod隔离
5、创建网络策略2-命名空间隔离
6、创建网络策略3-业务命名空间隔离
四、具体实施
1、创建命名空间
创建测试使用的3个命名空间sub1，sub2，sub3。
如果后面的网络策略使用到
namespaceSelector，在创建命名空间时需要带label，也可在需要时手动添加label。
kubectl create ns sub1 --labels ns=sub1
kubectl create ns sub2 --labels ns=sub2
kubectl create ns sub3 --labels ns=sub2
如果使用的是私有仓库，注意ns要创建docker-secret。
kubectl create secret docker-registry my-registry-secret --docker-server=DOCKER_REGISTRY_SERVER --docker-username=DOCKER_USER --docker-password=DOCKER_PASSWORD -n namespace
2、创建pod和nodeport
2.1、sub1创建sub1-pod1和sub1-pod1-nodeport，sub1-pod2；
2.2、sub2创建sub2-pod1和sub2-pod1-nodeport，sub2-pod2；
2.3、sub3创建sub3-pod1；
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sub1-pod1
namespace: sub1
spec:
selector:
matchLabels:
app: sub1pod1
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app: sub1pod1
spec:
containers:
- name: my-test01-01
image: swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/k8s-imgs/account-platform-admin:dev01-084e7d9
imagePullPolicy: IfNotPresent
imagePullSecrets:
- name: default-secret
imagePullSecrets:
- name: swr-secret
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: sub1-pod1-nodeport
namespace: sub1
spec:
type: NodePort
selector:
app: sub1pod1
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 8103
nodePort: 32700
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sub1-pod2
namespace: sub1
spec:
selector:
matchLabels:
app: sub1pod2
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app: sub1pod2
spec:
containers:
- name: my-test01-02
image: swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/k8s-imgs/account-platform-admin:dev01-084e7d9
imagePullPolicy: IfNotPresent
imagePullSecrets:
- name: default-secret
imagePullSecrets:
- name: swr-secret
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sub2-pod1
namespace: sub2
spec:
selector:
matchLabels:
app: sub2pod1
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app: sub2pod1
spec:
containers:
- name: my-test02-01
image: swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/k8s-imgs/account-platform-admin:dev01-084e7d9
imagePullPolicy: IfNotPresent
imagePullSecrets:
- name: default-secret
imagePullSecrets:
- name: swr-secret
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: sub2-pod1-nodeport
namespace: sub2
spec:
type: NodePort
selector:
app: sub2pod1
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 8103
nodePort: 32701
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sub2-pod2
namespace: sub2
spec:
selector:
matchLabels:
app: sub2pod2
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app: sub2pod2
spec:
containers:
- name: my-test02-02
image: swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/k8s-imgs/account-platform-admin:dev01-084e7d9
imagePullPolicy: IfNotPresent
imagePullSecrets:
- name: default-secret
imagePullSecrets:
- name: swr-secret
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sub3-pod1
namespace: sub3
spec:
selector:
matchLabels:
app: sub3pod1
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app: sub3pod1
spec:
containers:
- name: my-test03-01
image: swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/k8s-imgs/account-platform-admin:dev01-084e7d9
imagePullPolicy: IfNotPresent
imagePullSecrets:
- name: default-secret
imagePullSecrets:
- name: swr-secret 查看创建的资源
3、
应用策略之前测试
在应用网络策略之前测试各pod之间、pod和外网之间是否可以通信。
sub1-pod1 ping sub1-pod2、sub2-pod1、sub3-pod1、qq.com
外部节点ping sub1-pod1-nodeport、sub2-pod1-nodeport
取k8s集群任一节点ip 10.34.106.14
总结：通过以上测试证明未加网络策略之前pod之间，pod外网之间都是互通的。
4、创建网络策略1-pod隔离
策略描述：在sub1中创建策略，使sub1中pod之间无法通信且和其他命名空间pod也无法通信，只能进出外网。
测试流程：
4.1、sub1-pod1、sub1-pod2、sub2-pod1三者之间互ping不通；
4.2、sub1-pod1、sub1-pod2可以ping通外网(包含域名)，外网也能和sub1-pod1-nodeport通信；
本k8s集群pod cidr为：10.243.0.0/16
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: pod-policy
namespace: sub1
spec:
podSelector: {}
ingress:
- from:
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0
except:
- 10.243.0.0/16
egress:
- to:
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0
except:
- 10.243.0.0/16
policyTypes:
- Egress
- Ingress
解释：
podSelector
:
{}
表示选择命名空间中的所有 Pod。
ingress
: 定义了进入命名空间的流量控制规则。
from
: 表示允许来自哪些来源的流量。
ipBlock
: 表示允许来自除了
10.243.0.0/16
CIDR 地址范围之外的所有 IP 地址的流量。
egress
: 定义了离开命名空间的流量控制规则。
to
: 表示允许流向哪些目的地的流量。
ipBlock
: 表示允许流向除了
10.243.0.0/16
CIDR 地址范围之外的所有 IP 地址的流量。
policyTypes
: 指定 NetworkPolicy 控制的流量类型，这里包括
Ingress
和
Egress
。
效果：
- Ingress: 允许所有来源的流量，除了 CIDR 地址范围
10.243.0.0/16
。
- Egress: 允许流向所有目的地的流量，除了 CIDR 地址范围
10.243.0.0/16
。
测试：
创建策略
sub1-pod1 ping sub1-pod2和sub2-pod1 （不通）
sub2-pod1 ping sub1-pod1和sub1-pod2（不通）
sub1-pod1 ping 外网ip（通）
sub1-pod1 ping 域名（不通）-- 因为域名解析服务dns在kube-system空间，而sub1屏蔽了所有空间，下面示例可解决。
外部访问sub1-pod1-nodeport（通）
取k8s集群任一节点ip 10.34.106.14
5、创建网络策略2-命名空间隔离
策略描述：在sub2中创建策略，使sub2中pod之间可以通信但和其他命名空间pod无法通信，也能进出外网。
测试流程：
5.1、sub2-pod1和sub2-pod2之间互ping可通；
5.2、sub2-pod1、sub2-pod2和sub3-pod1之间互ping不通；
5.3、sub2-pod1、sub2-pod2可以ping通外网(包含域名)，外网也能和sub2-pod1-nodeport通信；
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: sub2
namespace: sub2
spec:
podSelector: {}
egress:
- to:
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0
except:
- 10.243.0.0/16
- namespaceSelector: # 如果不想给命名空间加label，可以换成 - podSelector: {} # 允许来自同一命名空间中的所有 Pod 的流量
matchLabels:
ns: sub2
ingress:
- from:
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0
except:
- 10.243.0.0/16
- namespaceSelector: # 如果不想给命名空间加label，可以换成 - podSelector: {} # 允许来自同一命名空间中的所有 Pod 的流量
matchLabels:
ns: sub2
policyTypes:
- Egress
- Ingress
解释
podSelector
:
{}
表示选择命名空间中的所有 Pod。
ingress
: 定义了进入命名空间的流量控制规则。
from
: 表示允许来自哪些来源的流量。
ipBlock
: 表示允许来自除了
10.243.0.0/16
CIDR 地址范围之外的所有 IP 地址的流量。
namespaceSelector
: 表示允许来自具有标签
ns=sub2
的命名空间中的 Pod 的流量。
from
字段中的
podSelector: {}
表示允许来自同一命名空间中的所有 Pod 的流量。
egress
: 定义了离开命名空间的流量控制规则。
to
: 表示允许流向哪些目的地的流量。
ipBlock
: 表示允许流向除了
10.243.0.0/16
CIDR 地址范围之外的所有 IP 地址的流量。
namespaceSelector
: 表示允许流向具有标签
ns=sub2
的命名空间中的 Pod 的流量。- to
字段中的
podSelector: {}
表示允许流向同一命名空间中的所有 Pod 的流量。
policyTypes
: 指定 NetworkPolicy 控制的流量类型，这里包括
Ingress
和
Egress
。
效果
- Ingress: 允许所有来源的流量，除了 CIDR 地址范围
10.243.0.0/16
和来自其他命名空间的流量，如果使用namespaceSelector则允许进入命名空间具有标签
ns=sub2中的pod，如果使用
podSelector: {}
表示允许来自同一命名空间中的所有 Pod 的流量
。
- Egress: 允许流向所有目的地的流量，除了 CIDR 地址范围
10.243.0.0/16
和流向其他命名空间的流量，如果使用namespaceSelector则允许流向命名空间具有标签
ns=sub2中的pod，
如果使用
podSelector: {}
表示允许流向同一命名空间中的所有 Pod 的流量
。
测试
创建策略
sub2-pod1 ping sub2-pod2（通）
sub2-pod1 ping sub3-pod1（不通）
sub3-pod1 ping sub2-pod1、sub2-pod2（不通）
sub2-pod1 ping 外网ip（通）
sub2-pod1 ping 域名（不通）-- 因为域名解析服务dns在kube-system空间，而sub1屏蔽了所有空间，下面示例可解决。
外部 访问sub2-pod1-nodeport（通）
取k8s集群任一节点ip 10.34.106.14
6、创建网络策略3-业务命名空间隔离
实际应用中某些命名空间中的pod可能和其他命名空间中的pod有调用关系，还可能用到一些系统命名空间中的服务（如DNS服务），所以不能将某个命名空间完全和其他所有命名空间隔离，只需要将确定没有业务调用的命名空间隔离。
策略描述：更新第5步sub2中创建的策略，使sub2中的pod除了不能和sub3中的pod通信外，和其他所有地址都可通信。
测试流程：
6.1、sub2-pod1和sub2-pod2互ping可通；
6.2、sub2-pod1和kube-system命名空间中的coredns-pod之间互ping可通；
6.3、sub2-pod1和sub3-pod1互ping不通；
6.4、sub2-pod1可以ping通外网（域名），外网也能和sub2-pod1-nodeport通信；
由于没有直接阻止具有某个label的命名空间配置，所有只能间接通过放行具有某些labels的命名空间以达到阻止的目的。
label设置比较灵活，可根据实际情况配置，有一下几种方式可供参考：
1、可以将放行的所有命名空间配置一个统一的label，这样只需要在配置中放行具有这个label的命名空间即可；
2、也可给每个命名空间配置一个label，这样需要在配置中放行各个不同label的命名空间；
3、可以将通用的系统命名空间设置一个统一的label，给业务命名空间配置不同的label；
本例采用第2种，给所有需要放行的命名空间配置不同的label；
命名空间加label
kubectl label ns kube-system ns=kube-system
kubectl label ns kuboard ns=kuboard
kubectl label ns kube-public ns=kube-public
网络隔离配置
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: ns-policy-2
namespace: sub2
spec:
podSelector: {}
ingress:
- from:
- podSelector: {}
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0
except:
- 10.243.0.0/16
- from:
- namespaceSelector:
matchLabels:
ns: kube-system
- from:
- namespaceSelector:
matchLabels:
ns: kuboard
- from:
- namespaceSelector:
matchLabels:
ns: kube-public
egress:
- to:
- podSelector: {}
- ipBlock:
cidr: 0.0.0.0/0
except:
- 10.243.0.0/16
- to:
- namespaceSelector:
matchLabels:
ns: kube-system
- to:
- namespaceSelector:
matchLabels:
ns: kuboard
- to:
- namespaceSelector:
matchLabels:
ns: kube-public
policyTypes:
- Egress
- Ingress解释
podSelector
:
{}
表示选择命名空间中的所有 Pod。
policyTypes
:
Ingress
和
Egress
表示同时控制进入和离开命名空间的流量。
ingress
:
from
字段中的
podSelector: {}
表示允许来自同一命名空间中的所有 Pod 的流量；
ipBlock
表示允许来自除了 Kubernetes 内部网络 CIDR 地址范围10.243.0.0/16
之外的所有 IP 地址的流量。
egress
:
to
字段中的
podSelector: {}
表示允许流向同一命名空间中的所有 Pod 的流量；
ipBlock
表示允许流向除了 Kubernetes 内部网络 CIDR 地址范围10.243.0.0/16
之外的所有 IP 地址的流量。
from
和
to
: 使用
namespaceSelector
允许放行具有标签
ns=kube-system、ns=kuboardns、ns=kube-public
的命名空间中的 Pod 的流量，间接阻止了其他命名空间的流量。
测试
创建策略
sub2-pod1 ping sub2-pod2（通）
sub2-pod1 ping kube-system命名空间中的coredns-pod（通）
sub2-pod1 ping sub3-pod1（不通）
sub2-pod1可以ping通外网、域名（通）
外部 访问sub2-pod1-nodeport（通）
取k8s集群任一节点ip 10.34.106.14
