Linkerd 与 Ingress-Nginx 结合使用以及对服务的访问限制
作者：阳明 2022-09-09 20:55:38
云计算
云原生 对 Ingress 控制器进行网格化将允许 Linkerd 在流量进入集群时提供 L7 指标和 mTLS 等功能，Linkerd 支持与大部分 Ingress 控制器进行集成。
出于简单，Linkerd 本身并没有提供内置的 Ingress 控制器，Linkerd 旨在与现有的 Kubernetes Ingress 解决方案一起使用。
要结合 Linkerd 和你的 Ingress 解决方案需要两件事：
- 配置你的 Ingress 以支持 Linkerd。
- 网格化你的 Ingress 控制器，以便它们安装 Linkerd 代理。
对 Ingress 控制器进行网格化将允许 Linkerd 在流量进入集群时提供 L7 指标和 mTLS 等功能，Linkerd 支持与大部分 Ingress 控制器进行集成，包括：
- Ambassador
- Nginx
- Traefik
- Traefik 1.x
- Traefik 2.x
- GCE
- Gloo
- Contour
- Kong
- Haproxy
ingress-nginx
我们这里以集群中使用的 ingress-nginx 为例来说明如何将其与 Linkerd 进行集成使用。
$kubectlgetdeploy-ningress-nginx
NAMEREADYUP-TO-DATEAVAILABLEAGE
ingress-nginx-controller1/11157d
ingress-nginx-defaultbackend1/11157d
$kubectlgetpods-ningress-nginx
NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE
ingress-nginx-controller-7647c44fb9-sss9m1/1Running26 (59mago) 57d
ingress-nginx-defaultbackend-84854cd6cb-rvgd21/1Running27 (59mago) 57d
首先我们需要更新 ingress-nginx-controller 控制器，为 Pod 添加一个 linkerd.io/inject: enabled 注解，可以直接 kubectl edit 这个 Deployment，由于我们集群中的 ingress-nginx 使用的 Helm Chart 安装的，所以可以在 values 中添加如下所示的配置：
controller:
podAnnotations:
linkerd.io/inject: enabled
# ......
然后使用该 values 重新更新即可：
#Updateyourhelmreposwiththeingress-nginxrepo
$helmrepoaddingress-nginxhttps://kubernetes.github.io/ingress-nginx
$helmrepoupdate
#Installtheingress-nginxchart
$helmupgrade--installingress-nginxingress-nginx/ingress-nginx--namespace=ingress-nginx--values=values.yaml
更新后 ingress-nginx 的控制器 Pod 就会被自动注入一个 linkerd proxy 的 sidecar 容器：
$kubectlgetpods-ningress-nginx
NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE
ingress-nginx-controller-f56c7f6fd-rxhrs2/2Running04m21s
ingress-nginx-defaultbackend-84854cd6cb-rvgd21/1Running27 (62mago) 57d
这样 ingress 控制器也被加入到网格中去了，所以也具有了 Linkerd 网格的相关功能：
- 为 Ingress 控制器提供黄金指标（每秒请求数等）。
- Ingress 控制器 Pod 和网格应用 Pod 之间的流量是加密的（并相互验证）。
- 可以看到 HTTP 流量
- 当应用程序返回错误（如 5xx HTTP 状态代码）时，这将在 Linkerd UI 中看到，不仅是应用程序，还有 nginx ingress 控制器，因为它向客户端返回错误代码。
在 Linkerd Dashboard 中也可以看到对应的指标数据了。
ingress-nginx metrics
对应在 Grafana 中也可以看到对应的图表信息。
ingress-nginx grafana
接下来我们为 Emojivoto 应用添加一个对应的 Ingress 资源对象来对外暴露服务。
#emojivoto-ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
name: emojivoto-ingress
labels:
name: emojivoto-ingress
namespace: emojivoto
annotations:
#addbelowlineofnginxismeshed
nginx.ingress.kubernetes.io/service-upstream: "true"
#nginx.ingress.kubernetes.io/affinity: "cookie"
#nginx.ingress.kubernetes.io/affinity-mode: "persistent"
spec:
ingressClassName: nginx
rules:
#updateIPwithyourownIPusedbyIngressController
-host: emoji.192.168.0.52.nip.io
http:
paths:
-pathType: Prefix
path: /
backend:
service:
name: web-svc-2
port:
number: 80
直接应用上面的资源对象即可：
$kubectlapply-femojivoto-ingress.yaml
$kubectlgetingress-nemojivoto
NAMECLASSHOSTSADDRESSPORTSAGE
emojivoto-ingressnginxemoji.192.168.0.52.nip.io192.168.0.528061s
其中 nip.io 是任何 IP 地址的简单通配符 DNS，这样我们就不用使用自定义主机名和 IP 地址映射来编辑你的 etc/hosts 文件了，nip.io 允许你通过使用以下格式将任何 IP 地址映射到一个主机名。
不带名称：
- 10.0.0.1.nip.io 映射到 10.0.0.1
- 192-168-1-250.nip.io 映射到 192.168.1.250
- 0a000803.nip.io 映射到 10.0.8.3
带名称：
- app.10.8.0.1.nip.io 映射到 10.8.0.1
- app-116-203-255-68.nip.io 映射到 116.203.255.68
- app-c0a801fc.nip.io 映射到 192.168.1.252
- customer1.app.10.0.0.1.nip.io 映射到 10.0.0.1
- customer2-app-127-0-0-1.nip.io 映射到 127.0.0.1
- customer3-app-7f000101.nip.io 映射到 127.0.1.1
nip.io 将 <anything>[.-]<IP Address>.nip.io 以”点”、”破折号”或”十六进制”符号映射到相应的 <IP Address>。
我们这里使用一个自定义的域名 emoji.192.168.0.52.nip.io 相当于直接映射到 192.168.0.52 这个 IP 地址上，该地址是我们 ingress-nginx 的入口地址，这样我们不需要做任何映射即可访问服务了。
emojivoto
另外需要注意在上面的 Ingress 中我们添加了一个 nginx.ingress.kubernetes.io/service-upstream: true 的注解，这是用来告诉 Nginx Ingress Controller 将流量路由到网格应用的服务，而不是直接路由到 Pod。默认情况下，Ingress 控制器只是查询其目标服务的端点，以检索该服务背后的 Pod 的 IP 地址。而通过向网格服务发送流量，Linkerd 的相关功能如负载均衡和流量拆分则会被启用。
ingress-nginx meshed
限制对服务的访问
Linkerd policy 资源可用于限制哪些客户端可以访问服务。同样我们还是使用 Emojivoto 应用来展示如何限制对 Voting 微服务的访问，使其只能从 Web 服务中调用。
我们首先为 Voting 服务创建一个 Server 资源，Server 是 Linkerd 的另外一个 CRD 自定义资源，它用于描述工作负载的特定端口。一旦 Server 资源被创建，只有被授权的客户端才能访问它。
创建一个如下所示的资源对象：
#voting-server.yaml
apiVersion: policy.linkerd.io/v1beta1
kind: Server
metadata:
name: voting-grpc
namespace: emojivoto
labels:
app: voting-svc
spec:
podSelector:
matchLabels:
app: voting-svc
port: grpc
proxyProtocol: gRPC
直接应用上面的资源对象即可：
$kubectlapply-fvoting-server.yaml
server.policy.linkerd.io/voting-grpccreated
$kubectlgetserver-nemojivoto
NAMEPORTPROTOCOL
voting-grpcgrpcgRPC
我们可以看到该 Server 使用了一个 podSelector 属性来选择它所描述的 Voting 服务的 Pod，它还指定了它适用的命名端口 (grpc)，最后指定在此端口上提供服务的协议为 gRPC， 这可确保代理正确处理流量并允许它跳过协议检测。
现在没有客户端被授权访问此服务，正常会看到成功率有所下降， 因为从 Web 服务到 Voting 的请求开始被拒绝，也可以直接查看 Web 服务的 Pod 日志来验证：
$kubectllogs-fweb-svc-2-f9d77474f-vxlrh-nemojivoto-cweb-svc-2
2022/09/0609:31:27Errorservingrequest [&{GET/api/vote?choice=:trophy: HTTP/1.111map[Accept-Encoding:[gzip] L5d-Client-Id:[default.emojivoto.serviceaccount.identity.linkerd.cluster.local] L5d-Dst-Canonical:[web-apex.emojivoto.svc.cluster.local:80] User-Agent:[Go-http-client/1.1] X-B3-Sampled:[1] X-B3-Spanid:[f9e1dc6e24803ea8] X-B3-Traceid:[5ae662deee8fdbf2f3b9eaa40eb673d5]] {} <nil>0 [] falseweb-apex.emojivoto:80map[choice:[:trophy:]] map[] <nil>map[] 10.244.1.87:51244/api/vote?choice=:trophy: <nil><nil><nil>0xc00045e4b0}]: rpcerror: code=PermissionDenieddesc=unauthorizedconnectiononservervoting-grpc
# ......
我们可以使用 linkerd viz authz 命令查看进入 Voting 服务的请求的授权状态：
$linkerdvizauthz-nemojivotodeploy/voting
SERVERAUTHZSUCCESSRPSLATENCY_P50LATENCY_P95LATENCY_P99
voting-grpc [UNAUTHORIZED] -0.9rps
可以看到所有传入的请求当前都处于未经授权状态。
接下来我们需要为客户端来授予访问该 Server 的权限，这里需要使用到另外一个 CRD 对象 ServerAuthorization，创建该对象来授予 Web 服务访问我们上面创建的 Voting Server 的权限，对应的资源清单文件如下所示：
#voting-server-auth.yaml
apiVersion: policy.linkerd.io/v1beta1
kind: ServerAuthorization
metadata:
name: voting-grpc
namespace: emojivoto
spec:
server:
name: voting-grpc#关联Server对象
#Thevotingserviceonlyallowsrequestsfromthewebservice.
client:
meshTLS:
serviceAccounts:
-name: web
-name: web-2
上面对象中通过 spec.server.name 来关联上面的 Server 对象，由于 meshTLS 使用 ServiceAccounts 作为身份基础，因此我们的授权也将基于 ServiceAccounts，所以通过 spec.client.meshTLS.serviceAccounts 来指定允许从哪些服务来访问 Voting 服务。
同样直接应用该资源清单即可：
$kubectlapply-fvoting-server-auth.yaml
serverauthorization.policy.linkerd.io/voting-grpccreated
$kubectlgetserverauthorization-nemojivoto
NAMESERVER
voting-grpcvoting-grpc
有了这个对象后，我们现在可以看到所有对 Voting 服务的请求都是由 voting-grpc 这个 ServerAuthorization 授权的。请注意，由于 linkerd viz auth 命令在一个时间窗口内查询，所以可能会看到一些未授权(UNAUTHORIZED)的请求在短时间内显示。
$linkerdvizauthz-nemojivotodeploy/voting
SERVERAUTHZSUCCESSRPSLATENCY_P50LATENCY_P95LATENCY_P99
voting-grpcvoting-grpc84.48%1.0rps1ms1ms1ms
我们还可以通过创建一个 gRPC 客户端 Pod 来尝试从中访问 Voting 服务测试来自其他 Pod 的请求是否会被拒绝：
$kubectlrungrpcurl--rm-it--image=networld/grpcurl--restart=Never--command-- ./grpcurl-plaintextvoting-svc.emojivoto:8080emojivoto.v1.VotingService/VoteDog
Ifyoudon't see a command prompt, try pressing enter.
Errorattaching, fallingbacktologs: unabletoupgradeconnection: containergrpcurlnotfoundinpodgrpcurl_default
Errorinvokingmethod"emojivoto.v1.VotingService/VoteDog": failedtoqueryforservicedescriptor"emojivoto.v1.VotingService": rpcerror: code=PermissionDenieddesc=
pod"grpcurl"deleted
poddefault/grpcurlterminated (Error)
由于该 client 未经授权，所以该请求将被拒绝并显示 PermissionDenied 错误。
我们可以根据需要创建任意数量的 ServerAuthorization 资源来授权许多不同的客户端，还可以指定是授权未经身份验证（即 unmeshed）的客户端、任何经过身份验证的客户端，还是仅授权具有特定身份的经过身份验证的客户端。
此外我们还可以为整个集群设置一个默认策略，该策略将应用于所有未定义 Server 资源的。Linkerd 在决定是否允许请求时会使用以下逻辑：
- 如果有一个 Server 资源并且客户端为其匹配一个ServerAuthorization 资源，则为ALLOW。
- 如果有一个 Server 资源，但客户端不匹配它的任何ServerAuthorizations，则为DENY。
- 如果端口没有 Server 资源，则使用默认策略。
比如我们可以使用 linkerd upgrade 命令将默认策略设置为 deny：
$linkerdupgrade--setpolicyController.defaultAllowPolicy=deny|kubectlapply-f-
另外我们也可以通过设置 config.linkerd.io/default-inbound-policy 注解，可以在单个工作负载或命名空间上设置默认策略。
意思就是除非通过创建 Server 和 ServerAuthorization 对象明确授权，否则所有请求都将被拒绝，这样的话对于 liveness 和 readiness 探针需要明确授权，否则 Kubernetes 将无法将 Pod 识别为 live 或 ready 状态，并将重新启动它们。我们可以创建如下所示的策略对象，来允许所有客户端访问 Linkerd admin 端口，以便 Kubernetes 可以执行 liveness 和 readiness 检查：
$cat<<EOF|kubectlapply-f-
---
#Server"admin": matchestheadminportforeverypodinthisnamespace
apiVersion: policy.linkerd.io/v1beta1
kind: Server
metadata:
namespace: emojivoto
name: admin
spec:
port: linkerd-admin
podSelector:
matchLabels: {} #everypod
proxyProtocol: HTTP/1
---
#ServerAuthorization"admin-everyone": allowsunauthenticatedaccesstothe
#"admin"Server, sothatKuberneteshealthcheckscangetthrough.
apiVersion: policy.linkerd.io/v1beta1
kind: ServerAuthorization
metadata:
namespace: emojivoto
name: admin-everyone
spec:
server:
name: admin
client:
unauthenticated: true
如果你知道 Kubelet（执行健康检查）的 IP 地址或范围， 也可以进一步将 ServerAuthorization 限制为这些 IP 地址或范围，比如如果你知道 Kubelet 在 10.244.0.1 上运行，那么你的 ServerAuthorization 可以改为：
#ServerAuthorization"admin-kublet": allowsunauthenticatedaccesstothe
#"admin"Serverfromthekubelet, sothatKuberneteshealthcheckscangetthrough.
apiVersion: policy.linkerd.io/v1beta1
kind: ServerAuthorization
metadata:
namespace: emojivoto
name: admin-kubelet
spec:
server:
name: admin
client:
networks:
-cidr: 10.244.0.1/32
unauthenticated: true
另外有一个值得注意的是在我们创建 Server 资源之后，但在创建 ServerAuthorization 之前有一段时间，所有请求都被拒绝。为了避免在实时系统中出现这种情况，我们建议你在部署服务之前创建 policy 资源，或者在创建 Server 之前创建 ServiceAuthorizations，以便立即授权客户端。
关于授权策略的更多使用可以查看官方文档 https://linkerd.io/2.11/reference/authorization-policy/ 以了解更多相关信息。
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