Mengonfigurasi gateway NAT keluar

Dokumen ini menjelaskan cara menyiapkan gateway NAT keluar untuk GDCV untuk Bare Metal. Gateway ini menyediakan alamat IP SNAT yang persisten dan deterministik untuk traffic keluar dari cluster Anda. Saat Anda menjalankan workload yang memiliki traffic pengguna keluar (di luar cluster Anda), pelanggan Anda ingin mengidentifikasi traffic ini dengan menggunakan beberapa alamat IP deterministik. Dengan demikian, pelanggan Anda dapat menerapkan langkah-langkah keamanan berbasis IP, seperti kebijakan pemberian izin.

Gateway NAT keluar diaktifkan menggunakan dua resource kustom. Untuk namespace tertentu, resource kustom NetworkGatewayGroup menentukan alamat IP mengambang yang dapat dikonfigurasi di antarmuka jaringan Node yang dipilih untuk bertindak sebagai gateway. Resource khusus EgressNatPolicy memungkinkan Anda menentukan kebijakan perutean keluar untuk mengontrol traffic di gateway keluar.

Jika Anda tidak menyiapkan gateway NAT keluar, atau jika traffic keluar tidak memenuhi aturan pemilihan traffic, traffic keluar dari Pod tertentu ke tujuan di luar cluster Anda akan disamarkan ke alamat IP node tempat Pod berjalan. Dalam skenario ini, tidak ada jaminan bahwa semua traffic keluar dari Pod tertentu akan memiliki alamat IP sumber yang sama atau akan disamarkan ke alamat IP Node yang sama.

Gateway NAT keluar adalah penawaran jaringan canggih yang dibangun di atas Dataplane V2.

Cara kerja gateway NAT keluar

Logika pemilihan traffic keluar didasarkan pada pemilih namespace, pemilih Pod, dan serangkaian rentang alamat IP tujuan dalam notasi blok CIDR. Untuk menggambarkan cara kerja gateway NAT keluar, mari kita pertimbangkan aliran paket dari Pod ke konsumen eksternal dan respons yang sesuai. Asumsikan subnet Node memiliki alamat IP dalam blok CIDR 192.168.1.0/24.

Diagram berikut menunjukkan arsitektur jaringan untuk traffic keluar melalui node gateway.

Diagram gateway NAT keluar untuk GKE di Bare Metal

Arus paket melalui gateway NAT keluar mungkin terlihat seperti ini:

  1. Traffic keluar dihasilkan dari Pod dengan alamat IP 10.10.10.1 di Node dengan alamat IP 192.168.1.1.

    Alamat tujuan traffic adalah endpoint di luar cluster.

  2. Jika traffic cocok dengan aturan keluar, program eBPF akan merutekan traffic keluar ke Node gateway, bukan menyamar secara langsung dengan alamat IP Node.

  3. Node gateway menerima traffic keluar.

  4. Node gateway menyamarkan alamat IP sumber traffic asal, 10.10.10.1, dengan alamat IP keluar sumber, 192.168.1.100 yang ditentukan dalam resource kustom EgressNATPolicy.

  5. Traffic yang kembali akan kembali ke Node gateway dengan tujuan sebagai 192.168.1.100.

  6. Node gateway cocok dengan koneksi traffic yang kembali dengan traffic keluar asli dan menulis ulang alamat IP tujuan sebagai 10.10.10.1.

  7. 10.10.10.1 diperlakukan sebagai traffic dalam cluster, dirutekan ke Node asli, dan dikirim kembali ke Pod asli.

Mengonfigurasi alamat IP mengambang untuk traffic Node

Resource kustom Network Gateway Group adalah komponen paket GKE di Bare Metal. Resource ini mengelola daftar satu atau beberapa alamat IP floating yang akan digunakan untuk traffic keluar dari Node di cluster Anda. Node yang Berpartisipasi ditentukan oleh namespace yang ditentukan. Grup Gateway Jaringan menyediakan alamat IP mengambang setiap saat berdasarkan upaya terbaik. Jika Node yang menggunakan alamat IP mengambang tidak aktif, operator jaringan lanjutan akan memindahkan alamat IP yang ditetapkan ke Node berikutnya yang tersedia. Semua traffic traffic keluar workload yang menggunakan alamat IP tersebut juga akan berpindah.

Sertakan detail Grup Gateway Jaringan (anotasi dan spesifikasi) dalam file konfigurasi cluster saat Anda membuat cluster 1.16.7 baru.

Membuat resource kustom NetworkGatewayGroup

Aktifkan Grup Gateway Jaringan dengan menetapkan kolom spec.clusterNetwork.advancedNetworking ke true dalam file konfigurasi cluster saat Anda membuat cluster seperti yang ditunjukkan pada contoh berikut:

apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: cluster1
  namespace: cluster-cluster1
spec:
  clusterNetwork:
    ...
    advancedNetworking: true
    ...

Saat Anda membuat resource kustom NetworkGatewayGroup, tetapkan namespace-nya ke namespace cluster dan tentukan daftar alamat IP floating, seperti yang ditunjukkan pada contoh berikut ini:

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

Operator jaringan tingkat lanjut menetapkan IP mengambang ke Node berdasarkan kriteria berikut:

  • Subnet node: alamat IP mengambang harus sesuai dengan subnet Node.
  • Peran node (bidang kontrol, pekerja): Node pekerja lebih diutamakan daripada Node bidang kontrol saat menetapkan alamat IP mengambang.
  • Apakah Node memiliki alamat IP mengambang: operator akan memprioritaskan penetapan ke Node yang belum memiliki IP mengambang yang ditetapkan.

Pemetaan alamat/node dapat ditemukan di bagian status saat Anda mendapatkan objek NetworkGatewayGroup. Perhatikan bahwa objek NetworkGatewayGroup berada dalam namespace kube-system. Jika node gateway turun, operator jaringan lanjutan akan menetapkan alamat IP mengambang ke Node yang tersedia berikutnya.

Memverifikasi konfigurasi gateway

Setelah menerapkan perubahan konfigurasi gateway, Anda dapat menggunakan kubectl untuk memeriksa status gateway dan mengambil alamat IP floating yang ditentukan untuk gateway tersebut.

  1. Gunakan perintah berikut untuk memeriksa status NetworkGatewayGroup dan melihat cara alamat IP floating dialokasikan:

    kubectl -n kube-system get networkgatewaygroups.networking.gke.io default -o yaml

    Respons untuk cluster dengan dua node, worker1 dan worker2 mungkin akan terlihat seperti ini:

    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
status:
  nodes:
    worker1: Up
    worker2: Up // Or Down
  floatingIPs:
    192.168.1.100: worker1
    192.168.1.101: worker2
    192.168.1.102: worker1

Tetapkan aturan pemilihan traffic

Resource khusus EgressNATPolicy menentukan aturan pemilihan traffic dan menetapkan alamat IP deterministik untuk traffic keluar yang keluar dari cluster. Saat menentukan resource khusus, egress (dengan minimal satu aturan), destinationCIDRs, dan egressSourceIP semuanya diperlukan.

Gunakan kubectl apply untuk membuat resource kustom EgressNATPolicy. Bagian berikut memberikan detail dan contoh untuk menentukan spesifikasi.

Menentukan aturan pemilihan rute keluar

Resource kustom EgressNatPolicy memungkinkan Anda menentukan aturan berikut untuk traffic keluar:

  • Anda harus menentukan satu atau beberapa aturan pemilihan traffic keluar di bagian egress.

    • Setiap aturan terdiri dari podSelector dan namespaceSelector.
    • Pemilihan ini didasarkan pada label namespace, namespaceSelector.matchLabels.user, dan label Pod, podSelector.matchLabels.role.
    • Jika Pod cocok dengan salah satu aturan (pencocokan menggunakan hubungan ATAU), pod tersebut akan dipilih untuk traffic keluar.

  • Tentukan alamat tujuan yang diizinkan di bagian destinationCIDRs.

    • destinationCIDRs akan mengambil daftar blok CIDR.
    • Jika traffic keluar dari sebuah Pod memiliki alamat IP tujuan yang berada dalam rentang blok CIDR yang telah ditentukan, traffic tersebut akan dipilih untuk traffic keluar.

Pada contoh berikut, traffic keluar dari Pod diizinkan jika kriteria berikut terpenuhi:

  • Pod diberi label role: frontend.
  • Pod berada dalam namespace yang diberi label user: alice atau user: paul.
  • Pod berkomunikasi dengan alamat IP di blok CIDR 8.8.8.0/24.
kind: EgressNATPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  name: egress
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

Untuk mengetahui informasi selengkapnya tentang penggunaan label, baca Label dan Pemilih dalam dokumentasi Kubernetes.

Mendapatkan alamat IP sumber untuk traffic keluar

Resource kustom (kebijakan) EgressNATPolicy menggunakan nilai gatewayRef.name dan gatewayRef.namespace untuk menemukan objek NetworkGatewayGroup (gateway). Kebijakan ini menggunakan salah satu alamat IP floating gateway sebagai alamat IP sumber untuk traffic keluar. Jika ada beberapa alamat IP floating di gateway yang cocok, kebijakan akan menggunakan alamat IP pertama dalam daftar floatingIPs dan mengabaikan alamat IP lainnya. Untuk contoh gateway, alamat pertama dalam daftar floatingIPs adalah 192.168.1.100. Memiliki kolom atau nilai yang tidak valid di bagian gatewayRef akan mengakibatkan kegagalan untuk menerapkan objek kebijakan.

Beberapa kebijakan keluar dan beberapa objek gateway

Seperti yang dijelaskan di bagian sebelumnya, setiap objek egressNATPolicy (kebijakan) menggunakan alamat IP pertama dalam daftar floatingIPs dari objek gateway yang cocok dengan gatewayRef.name dan gatewayRef.namespace. Anda dapat membuat beberapa kebijakan, dan jika ingin menggunakan alamat IP yang berbeda, Anda harus membuat beberapa objek NetworkGatewayGroup dan merujuk ke objek tersebut masing-masing.

Setiap resource NetworkGatewayGroup harus berisi alamat IP mengambang yang unik. Untuk mengonfigurasi beberapa objek EgressNATPolicy agar menggunakan alamat IP yang sama, gunakan gatewayRef.name dan gatewayRef.namespace yang sama untuk keduanya.

Untuk menyiapkan beberapa kebijakan keluar dan beberapa objek gateway:

  1. Buat objek gateway di namespace kube-system untuk mengelola setiap alamat IP mengambang. Biasanya, setiap kebijakan traffic keluar harus memiliki objek gateway yang sesuai untuk memastikan alamat IP yang benar dialokasikan.

    Kemudian, verifikasi setiap objek gateway dengan kubectl untuk mendapatkan status alokasi alamat IP floating:

    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. Buat beberapa kebijakan yang merujuk pada objek gateway, seperti gateway1 yang dibuat pada langkah sebelumnya:

    kind: EgressNATPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  name: egress1
spec:
  ...
  gatewayRef:
    name: gateway1
    namespace: kube-system
---
kind: EgressNATPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  name: egress2
spec:
  ...
  gatewayRef:
    name: gateway2
    namespace: kube-system
---
kind: EgressNATPolicy
apiVersion: networking.gke.io/v1
metadata:
  name: egress3
spec:
  ...
  gatewayRef:
    name: gateway3
    namespace: kube-system

Aturan pemilihan traffic keluar dan kebijakan jaringan

Gateway NAT keluar kompatibel dengan API kebijakan jaringan. Kebijakan jaringan akan dinilai terlebih dahulu dan lebih diutamakan daripada aturan pemilihan traffic pada gateway NAT keluar. Misalnya, jika traffic keluar memicu kebijakan jaringan yang menyebabkan paket dihapus, aturan gateway keluar tidak akan memeriksa paket tersebut. Aturan pemilihan traffic keluar hanya akan dievaluasi jika kebijakan jaringan mengizinkan paket keluar untuk menentukan cara penanganan traffic, baik menggunakan gateway NAT traffic keluar maupun berkamuflase secara langsung dengan alamat IP Node tempat Pod berjalan.

Batasan

Batasan saat ini untuk gateway NAT keluar meliputi:

  • Gateway NAT keluar hanya diaktifkan untuk mode IPv4.

  • Alamat IP keluar harus berada di domain Lapisan 2 yang sama dengan alamat IP Node.

  • Upgrade tidak didukung untuk cluster yang telah dikonfigurasi untuk menggunakan Pratinjau gateway NAT keluar. Untuk GKE pada rilis Bare Metal 1.16.0 dan yang lebih baru, gateway NAT keluar berada dalam Pratinjau di Ubuntu 18.04 saja. Gunakan fitur ini secara gratis saat dalam Pratinjau.