티스토리 뷰
CloudNet@ 가시다님이 진행하는 KANS Study 3기 스터디 내용 참고.
참고 링크 및 추천 문서
- Cilium CNI (공개)
- Cilium - Home , Blog* , Docs** , Case Study - Kakao , Samsung
- Isovalent - Home , Blog* , Learning-tracks // eCHO - eBPF & Cilium Office Hours - 링크
- eBPF - Home , What?* , Blog , Labs , Applications (LoxiLB..)
실습 환경 구성
구성 : VPC 1개(퍼블릭 서브넷 2개), EC2 인스턴스 3대 (Ubuntu 22.04 LTS, t3.xlarge - vCPU 4 , Mem 16) , testpc 1대는 t3.small
# YAML 파일 다운로드
curl -O https://s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/cloudformation.cloudneta.net/kans/kans-8w.yaml
# CloudFormation 스택 배포
# aws cloudformation deploy --template-file kans-8w.yaml --stack-name mylab --parameter-overrides KeyName=<My SSH Keyname> SgIngressSshCidr=<My Home Public IP Address>/32 --region ap-northeast-2
예시) aws cloudformation deploy --template-file kans-8w.yaml --stack-name mylab --parameter-overrides KeyName=kp-gasida SgIngressSshCidr=$(curl -s ipinfo.io/ip)/32 --region ap-northeast-2
## Tip. 인스턴스 타입 변경 : MyInstanceType=t3.xlarge (vCPU 4, Mem 16)
예시) aws cloudformation deploy --template-file kans-8w.yaml --stack-name mylab --parameter-overrides MyInstanceType=t3.xlarge KeyName=kp-gasida SgIngressSshCidr=$(curl -s ipinfo.io/ip)/32 --region ap-northeast-2
# CloudFormation 스택 배포 완료 후 작업용 EC2 IP 출력
aws cloudformation describe-stacks --stack-name mylab --query 'Stacks[*].Outputs[0].OutputValue' --output text --region ap-northeast-2
# [모니터링] CloudFormation 스택 상태 : 생성 완료 확인
while true; do
date
AWS_PAGER="" aws cloudformation list-stacks \
--stack-status-filter CREATE_IN_PROGRESS CREATE_COMPLETE CREATE_FAILED DELETE_IN_PROGRESS DELETE_FAILED \
--query "StackSummaries[*].{StackName:StackName, StackStatus:StackStatus}" \
--output table
sleep 1
done
# 배포된 aws ec2 유동 공인 IP 확인
aws ec2 describe-instances --query "Reservations[*].Instances[*].{PublicIPAdd:PublicIpAddress,InstanceName:Tags[?Key=='Name']|[0].Value,Status:State.Name}" --filters Name=instance-state-name,Values=running --output text
# EC2 SSH 접속 : 바로 접속하지 말고, 5~7분 정도 후에 접속 할 것
ssh -i ~/.ssh/kp-gasida.pem ubuntu@$(aws cloudformation describe-stacks --stack-name mylab --query 'Stacks[*].Outputs[0].OutputValue' --output text --region ap-northeast-2)
...
(⎈|kubernetes-admin@kubernetes:N/A) root@k8s-s:~# <- kubeps 가 나오지 않을 경우 ssh logout 후 다시 ssh 접속 할 것!
k8s-s , testpc 각각 접속 후 확인
실습 환경은 K8S v1.30.5 , 노드 OS(Ubuntu 22.04.5) , CNI(Cilium) , kube-proxy 미설치
- [자신의 PC] 배포된 aws ec2 유동 공인 IP 확인
aws ec2 describe-instances --query "Reservations[*].Instances[*].{PublicIPAdd:PublicIpAddress,InstanceName:Tags[?Key=='Name']|[0].Value,Status:State.Name}" --filters Name=instance-state-name,Values=running --output text
- k8s-s 접속 후 확인 : ssh -i <> ubuntu@3.36.93.153
# config rename-context
kubectl config rename-context "kubernetes-admin@kubernetes" "CiliumLab"
# 기본 정보 확인
kubectl cluster-info
# node 상태 확인
kc get node -owide
# kube-proxy 없다!
kc get pod -A
hostnamectl
# cilium 의 제대로?된 동작을 위해서 커널 버전은 최소 5.8 이상 권장
uname -a
Linux k8s-s 6.8.0-1015-aws #16~204.1-Ubuntu SMP Mon Aug 19 19:38:17 UTC 2024 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
- testpc 각각 접속 후 확인 : ssh -i <> ubuntu@43.201.60.65
ip -br -c addr
hostnamectl
curl localhost
1. Cilium 소개
1.1 BPF/eBPF 소개 - 링크
Linux Network Stack : 리눅스 네트워크 스택의 단점은 복잡하고, 변경에 시간이 걸리고, 레이어를 건너뛰기 어렵다.
- IPtables 단점
다음은 이미지에 나와 있는 iptables의 문제점들을 요약한 것입니다:
iptables의 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 eBPF나 Cilium과 같은 도구들이 있습니다. |
- IPTables/Netfilter 방식과 eBPF 방식 비교 참고 : Link
- BPF replaces IPtables
BPF (Berkeley Packet Filter) kernel hooks : BPF 는 커널에 삽입하여 패킷을 통제(필터링) 할 수 있으며, 다양한 영역에서 Hook 을 통해서 접근 할 수 있습니다.
extended Berkeley Packet Filter - 링크
- Dynamically program the kernel for efficient networking, observability, tracing, and security
- BPF(1992년) 를 확장해서 eBPF가 (2014년, Alexei Starovoitov) 가 나왔고, eBPF 를 다양한 영역 (보안, 추적, 네트워킹, 모니터링)에서 활용하기 시작하였습니다.
- eBPF is a revolutionary technology that can run sandboxed programs in the Linux kernel without changing kernel source code or loading kernel modules.
→ 커널 내에 (샌드박스 내에서) 자유롭게 프로그래밍하여 적용 할 수 있다
1.2 Cilium 소개
- Cilium은 eBPF (Berkeley Packet Filter)를 기반으로 Pod Network 환경 + 보안 을 제공하는 CNI Plugin 입니다
- Kubernetes와 같은 Linux 컨테이너 관리 플랫폼을 사용하여 배포된 응용 프로그램 서비스 간의 네트워크 및 API 연결을 제공하는 오픈 소스 소프트웨어 입니다.
Cilium eBPF 는 추가적인 App 이나 설정 변경 없이 리눅스 커널을 자유롭게 프로그래밍하여 동작 가능 - 링크
- Kernel Layer에서 동작하는 Bytecode를 안전하게 Kernel에 Loading(injection) 할 수 있다
Cilium attaches eBPF programs to ingress TC hooks of these links in order to intercept all incoming packets for further processing.
- 모든 패킷을 가로채기 위해서 수신 NIC 의 ingress TC hooks 을 사용한다
- Linux TC(Traffic Control) : 커널에서 동작하는 패킷 스케줄러 - 링크
2가지 네트워크 모드를 제공 : 터널 모드(VXLAN, GENEVE), 네이티브 라우팅 모드
- In the tunnel mode, Cilium sets up a number of VXLAN(UDP 8472) or Geneve(UDP 6081) interfaces and forwards traffic over them.
- In the native-routing mode, Cilium does nothing to setup reachability, assuming that it will be provided externally.
- 2021.10월 Cilium 는 CNCF 에 Join 되었습니다 - 링크
- 또한 Google GKE dataplane 과 AWS EKS Anywhere 에 기본 CNI 로 Cilium 을 사용합니다 - 링크
100% Kube-proxy replacement : iptables 거의 사용하지 않아도 동작, Datapath Optimizations (iptables bypass) - Docs
- Calico vs Cilium 성능 비교 - 링크
1.3 Cilium 아키텍처
구성요소 - 링크
- Cilium Agent : 데몬셋으로 실행, K8S API 설정으로 부터 '네트워크 설정, 네트워크 정책, 서비스 부하분산, 모니터링' 등을 수행하며, eBPF 프로그램을 관리한다.
- Cilium Client (CLI) : Cilium 커멘드툴, eBPF maps 에 직접 접속하여 상태를 확인할 수 있다.
- Cilium Operator : K8S 클러스터에 대한 한 번씩 처리해야 하는 작업을 관리.
- Hubble : 네트워크와 보안 모니터링 플랫폼 역할을 하여, 'Server, Relay, Client, Graphical UI' 로 구성되어 있다.
- Data Store : Cilium Agent 간의 상태를 저장하고 전파하는 데이터 저장소, 2가지 종류 중 선택(K8S CRDs, Key-Value Store)
eBPF Datapath - 링크
Introduction - 링크
- The Linux kernel supports a set of BPF hooks in the networking stack that can be used to run BPF programs.
- XDP : 네트워킹 드라이버의 가장 앞 단에서 XDP BPF hook 을 통해서 BPF program 을 트리거되기 때문에, 가능한 최고의 패킷 처리 성능을 제공
- TC (Traffic Control) Ingress/Egress
- Network Interface 에 tc ingress hook 에서 BPF programs 실행된다.
- 파드와 연결된 veth pair 의 lxc 의 tc ingress hook 에서 BPF programs 실행된다. 노드(호스트)로 in/out 트래픽 모두를 모니터링 및 통제/정책을 적용할 수 있다.
- Socket operations : BPF socket operations program 은 root cgroup 에 연결되며 TCP event(ESTABLISHED) 에서 실행됨
- Socket send/recv : The socket send/recv hook 은 TCP socket 의 모든 송수신 작업에서 실행, hook 에서 검사/삭제/리다이렉션을 할 수 있다
- Endpoint Policy: 정책에 따라 패킷을 차단/전달하거나, 서비스로 전달하거나, L7 정책 전달 할 수 있다.
- the Cilium datapath responsible for mapping packets to identities and enforcing L3 and L4 policies.
- Service: 모든 패킷의 목적지 IP/Port 의 map 조회 시 일치하면 L3/L4 endpoint 로 전달하며, Service block 는 모든 인터페이스의 TC ingress hook 에서 동작할 수 있다.
- L3 Encryption, Socket Layer Enforcement : skip~
- L7 Policy: The L7 Policy object redirect proxy traffic to a Cilium userspace proxy instance. Cilium uses an Envoy instance as its userspace proxy. Envoy will then either forward the traffic or generate appropriate reject messages based on the configured L7 policy.
2. Cilium 배포
2.1 배포
Cilium 설치 정보(w/Helm) 및 확인 - Docs
# 모니터링
watch -d kubectl get node,pod -A -owide
#
helm repo add cilium https://helm.cilium.io/
helm repo update
#
helm install cilium cilium/cilium --version 1.16.3 --namespace kube-system \
--set k8sServiceHost=192.168.10.10 --set k8sServicePort=6443 --set debug.enabled=true \
--set rollOutCiliumPods=true --set routingMode=native --set autoDirectNodeRoutes=true \
--set bpf.masquerade=true --set bpf.hostRouting=true --set endpointRoutes.enabled=true \
--set ipam.mode=kubernetes --set k8s.requireIPv4PodCIDR=true --set kubeProxyReplacement=true \
--set ipv4NativeRoutingCIDR=192.168.0.0/16 --set installNoConntrackIptablesRules=true \
--set hubble.ui.enabled=true --set hubble.relay.enabled=true --set prometheus.enabled=true --set operator.prometheus.enabled=true --set hubble.metrics.enableOpenMetrics=true \
--set hubble.metrics.enabled="{dns:query;ignoreAAAA,drop,tcp,flow,port-distribution,icmp,httpV2:exemplars=true;labelsContext=source_ip\,source_namespace\,source_workload\,destination_ip\,destination_namespace\,destination_workload\,traffic_direction}" \
--set operator.replicas=1
## 주요 파라미터 설명
--set debug.enabled=true # cilium 파드에 로그 레벨을 debug 설정
--set autoDirectNodeRoutes=true # 동일 대역 내의 노드들 끼리는 상대 노드의 podCIDR 대역의 라우팅이 자동으로 설정
--set endpointRoutes.enabled=true # 호스트에 endpoint(파드)별 개별 라우팅 설정
--set hubble.relay.enabled=true --set hubble.ui.enabled=true # hubble 활성화
--set ipam.mode=kubernetes --set k8s.requireIPv4PodCIDR=true # k8s IPAM 활용
--set kubeProxyReplacement=true # kube-proxy 없이 (최대한) 대처할수 있수 있게
--set ipv4NativeRoutingCIDR=192.168.0.0/16 # 해당 대역과 통신 시 IP Masq 하지 않음, 보통 사내망 대역을 지정
--set operator.replicas=1 # cilium-operator 파드 기본 1개
--set enableIPv4Masquerade=true --set bpf.masquerade=true # 파드를 위한 Masquerade , 추가로 Masquerade 을 BPF 로 처리 >> enableIPv4Masquerade=true 인 상태에서 추가로 bpf.masquerade=true 적용이 가능
# 설정 및 확인
ip -c addr
kubectl get node,pod,svc -A -owide
iptables -t nat -S
iptables -t filter -S
iptables -t raw -S
iptables -t mangle -S
conntrack -L
kubectl get crd
kubectl get ciliumnodes # cilium_host 인터페이스의 IP 확인 : CILIUMINTERNALIP
kubectl get ciliumendpoints -A
kubectl get cm -n kube-system cilium-config -o json | jq
kubetail -n kube-system -l k8s-app=cilium --since 1h
kubetail -n kube-system -l k8s-app=cilium-envoy --since 1h
# Native XDP 지원 NIC 확인 : https://docs.cilium.io/en/stable/bpf/progtypes/#xdp-drivers
ethtool -i ens5
driver: ena
version: 6.8.0-1015-aws
...
# https://docs.cilium.io/en/stable/operations/performance/tuning/#bypass-iptables-connection-tracking
watch -d kubectl get pod -A # 모니터링
helm upgrade cilium cilium/cilium --namespace kube-system --reuse-values --set installNoConntrackIptablesRules=true
# 확인: 기존 raw 에 아래 rule 추가 확인
iptables -t raw -S | grep notrack
-A CILIUM_OUTPUT_raw -d 192.168.0.0/16 -m comment --comment "cilium: NOTRACK for pod traffic" -j CT --notrack
-A CILIUM_OUTPUT_raw -s 192.168.0.0/16 -m comment --comment "cilium: NOTRACK for pod traffic" -j CT --notrack
...
conntrack -F
conntrack -L
conntrack -L |grep -v 2379
- Cilium CLI 설치 : inspect the state of a Cilium installation, and enable/disable various features (e.g. clustermesh, Hubble) - Link
# Cilium CLI 설치
CILIUM_CLI_VERSION=$(curl -s https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium-cli/main/stable.txt)
CLI_ARCH=amd64
if [ "$(uname -m)" = "aarch64" ]; then CLI_ARCH=arm64; fi
curl -L --fail --remote-name-all https://github.com/cilium/cilium-cli/releases/download/${CILIUM_CLI_VERSION}/cilium-linux-${CLI_ARCH}.tar.gz{,.sha256sum}
sha256sum --check cilium-linux-${CLI_ARCH}.tar.gz.sha256sum
sudo tar xzvfC cilium-linux-${CLI_ARCH}.tar.gz /usr/local/bin
rm cilium-linux-${CLI_ARCH}.tar.gz{,.sha256sum}
# 확인
cilium status --wait
cilium config view
# cilium 데몬셋 파드 내에서 cilium 명령어로 상태 확인
export CILIUMPOD0=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-s -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
alias c0="kubectl exec -it $CILIUMPOD0 -n kube-system -c cilium-agent -- cilium"
c0 status --verbose
...
KubeProxyReplacement: True [ens5 192.168.10.10 fe80::57:abff:fee3:da8d (Direct Routing)]
...
IPAM: IPv4: 2/254 allocated from 172.16.0.0/24,
Allocated addresses:
172.16.0.159 (router)
172.16.0.171 (health)
...
Routing: Network: Native Host: BPF
...
Device Mode: veth
Masquerading: BPF [ens5] 192.168.0.0/16 [IPv4: Enabled, IPv6: Disabled]
...
Proxy Status: OK, ip 172.16.0.159, 0 redirects active on ports 10000-20000, Envoy: external
...
KubeProxyReplacement Details:
Status: True
Socket LB: Enabled
Socket LB Tracing: Enabled
Socket LB Coverage: Full
Devices: ens5 192.168.10.10 fe80::57:abff:fee3:da8d (Direct Routing)
Mode: SNAT
Backend Selection: Random
Session Affinity: Enabled
Graceful Termination: Enabled
NAT46/64 Support: Disabled
XDP Acceleration: Disabled
Services:
- ClusterIP: Enabled
- NodePort: Enabled (Range: 30000-32767)
- LoadBalancer: Enabled
- externalIPs: Enabled
- HostPort: Enabled
BPF Maps: dynamic sizing: on (ratio: 0.002500)
...
# Native Routing 확인 : # 192.168.0.0/16 대역은 IP Masq 없이 라우팅
c0 status | grep KubeProxyReplacement
ubeProxyReplacement: True [ens5 192.168.10.10 fe80::57:abff:fee3:da8d (Direct Routing)]
# enableIPv4Masquerade=true(기본값) , bpf.masquerade=true 확인
cilium config view | egrep 'enable-ipv4-masquerade|enable-bpf-masquerade'
enable-bpf-masquerade true
enable-ipv4-masquerade true
c0 status --verbose | grep Masquerading
Masquerading: BPF [ens5] 192.168.0.0/16 [IPv4: Enabled, IPv6: Disabled]
# Configure the eBPF-based ip-masq-agent
# https://docs.cilium.io/en/stable/network/concepts/masquerading/
helm upgrade cilium cilium/cilium --namespace kube-system --reuse-values --set ipMasqAgent.enabled=true
#
cilium config view | grep -i masq
enable-bpf-masquerade true
enable-ip-masq-agent true
...
export CILIUMPOD0=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-s -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
alias c0="kubectl exec -it $CILIUMPOD0 -n kube-system -c cilium-agent -- cilium"
c0 status --verbose | grep Masquerading
Masquerading: BPF (ip-masq-agent) [ens5] 192.168.0.0/16 [IPv4: Enabled, IPv6: Disabled]
kubectl get cm -n kube-system cilium-config -o yaml | grep ip-masq
enable-ip-masq-agent: "true"
2.2 Cilium 기본 정보 확인
- 변수 & 단축키
# cilium 파드 이름
export CILIUMPOD0=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-s -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
export CILIUMPOD1=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-w1 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
export CILIUMPOD2=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-w2 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
# 단축키(alias) 지정
alias c0="kubectl exec -it $CILIUMPOD0 -n kube-system -c cilium-agent -- cilium"
alias c1="kubectl exec -it $CILIUMPOD1 -n kube-system -c cilium-agent -- cilium"
alias c2="kubectl exec -it $CILIUMPOD2 -n kube-system -c cilium-agent -- cilium"
alias c0bpf="kubectl exec -it $CILIUMPOD0 -n kube-system -c cilium-agent -- bpftool"
alias c1bpf="kubectl exec -it $CILIUMPOD1 -n kube-system -c cilium-agent -- bpftool"
alias c2bpf="kubectl exec -it $CILIUMPOD2 -n kube-system -c cilium-agent -- bpftool"
# Hubble UI 웹 접속
kubectl patch -n kube-system svc hubble-ui -p '{"spec": {"type": "NodePort"}}'
HubbleUiNodePort=$(kubectl get svc -n kube-system hubble-ui -o jsonpath={.spec.ports[0].nodePort})
echo -e "Hubble UI URL = http://$(curl -s ipinfo.io/ip):$HubbleUiNodePort"
# 자주 사용 명령
helm upgrade cilium cilium/cilium --namespace kube-system --reuse-values --set
kubetail -n kube-system -l k8s-app=cilium --since 12h
kubetail -n kube-system -l k8s-app=cilium-envoy --since 12h- 자주 쓰는 Cilium CLI 명령어
# cilium 파드 확인
kubectl get pod -n kube-system -l k8s-app=cilium -owide
# cilium 파드 재시작
kubectl -n kube-system rollout restart ds/cilium
혹은
kubectl delete pod -n kube-system -l k8s-app=cilium
# cilium 설정 정보 확인
cilium config view
# cilium 파드의 cilium 상태 확인
c0 status --verbose
# cilium 엔드포인트 확인
kubectl get ciliumendpoints -A
c0 endpoint list
c0 bpf endpoint list
c0 map get cilium_lxc
c0 ip list
# Manage the IPCache mappings for IP/CIDR <-> Identity
c0 bpf ipcache list
# Service/NAT List 확인
c0 service list
c0 bpf lb list
c0 bpf lb list --revnat
c0 bpf nat list
# List all open BPF maps
c0 map list
c0 map list --verbose
# List contents of a policy BPF map : Dump all policy maps
c0 bpf policy get --all
c0 bpf policy get --all -n
# cilium monitor
c0 monitor -v
c0 monitor -v --type l7
- Cilium 기본 정보 확인
# cilium 버전 확인
cilium version
# cilium 상태 확인
cilium status
# kube-proxy 파드 확인 >> 없다!
kubectl get pod -A
# cilium 설정 정보 확인
kubectl get cm -n kube-system cilium-config -o yaml
cilium config view
# ciliumnodes(cn) 정보 확인
kubectl get cn
kubectl get cn k8s-m -o yaml
# 노드별 파드 대역 확인
kubectl get ciliumnodes -o yaml | grep podCIDRs -A1
# cilium 파드 확인
kubectl get pod -n kube-system -l k8s-app=cilium -owide
# cilium 엔드포인트 확인
kubectl get ciliumendpoints.cilium.io -A
--------------------------------------------
# cilium cli 도움말
c0 help
# cilium 파드의 cilium 상태 확인
c0 status
c1 status
c2 status
c0 status --verbose
# 각 노드에서 파드에 할당된 IP 확인
c0 status --verbose | grep Allocated -A5
c1 status --verbose | grep Allocated -A5
c2 status --verbose | grep Allocated -A5
# 엔드포인트 리스트 : ID, 정책, 라벨, IP 주소, 상태 확인
c2 endpoint list
# 노드 리스트
c0 node list
# BFP(Direct access to local BPF maps)
# BFP 터널 리스트 확인 : Overlay Mode 사용 시 터널 정보 출력
c0 bpf tunnel list
TUNNEL VALUE
172.16.1.0:0 192.168.200.101:0
172.16.2.0:0 192.168.200.102:0
c1 bpf tunnel list
TUNNEL VALUE
172.16.2.0:0 192.168.200.102:0
172.16.0.0:0 192.168.200.10:0
c2 bpf tunnel list
TUNNEL VALUE
172.16.0.0:0 192.168.200.10:0
172.16.1.0:0 192.168.200.101:0
# 해당 노드의 로컬 엔드포인트 리스트 : nodemac 은 해당 파드와 veth pair 인 인터페이스의 mac 주소이다!
c0 bpf endpoint list
# Connection tracking tables - List connection tracking entries
c0 bpf ct list global
# Flush all NAT mapping entries
c0 bpf nat flush
# List all NAT mapping entries
c0 bpf nat list
# service list 확인, Frontend 는 Service IP, Backend 는 Pod IP(endpoint IP)를 보여준다.
c0 service list
# List load-balancing configuration
c0 bpf lb list
# List reverse NAT entries
c0 bpf lb list --revnat
# List all open BPF maps
c0 map list
c0 map list --verbose
c0 map get cilium_lxc
c0 map get cilium_ipcache
# cilium monitor
c0 monitor -h
c0 monitor -v
c0 monitor -v --type l7
# Cilium will automatically mount cgroup v2 filesystem required to attach BPF cgroup programs by default at the path /run/cilium/cgroupv2
mount | grep cilium
tree /run/cilium/cgroupv2/ -L 1
# CNI Plugin 확인
tree /etc/cni/net.d/
cat /etc/cni/net.d/05-cilium.conf
# Manage IP addresses and associated information - IP List
c0 ip list
# IDENTITY : 1(host), 2(world), 4(health), 6(remote), 파드마다 개별 ID를 가지는 것으로 보인다!
c0 ip list -n
# 엔드포인트 설정 확인 및 변경
c0 endpoint config <엔트포인트ID>
# 엔드포인트 상세 정보 확인
c0 endpoint get <엔트포인트ID>
# 엔드포인트 로그 확인
c0 endpoint log <엔트포인트ID>
# Show bpf filesystem mount details
c0 bpf fs show
# bfp 마운트 폴더 확인
tree /sys/fs/bpf
# List contents of a policy BPF map : Dump all policy maps
c0 bpf policy get --all
c0 bpf policy get --all -n
# BPF datapath traffic metrics
c0 bpf metrics list
# Manage the IPCache mappings for IP/CIDR <-> Identity
c0 bpf ipcache list
# Manage compiled BPF template objects
c0 bpf sha list
# Get datapath SHA header
c0 bpf sha get <Datapath SHA>
# Retrieve information about an identity
c0 identity list
# 엔드포인트 기준 ID
c0 identity list --endpoints
# Access metric status
c0 metrics list
- 네트워크 기본 정보 확인 : k8s-w1/w2 에 SSH 접속 후 ip -c link/route 정보 확인
# 네트워크 인터페이스 정보 확인
ip -br -c link
ip -br -c addr
--------------------------------------------
# cilium_net 과 cilium_host 는 veth peer 관계이며, cilium_host 는 파드의 GW IP 주소로 지정되며 32bit 이다
ip -c addr show cilium_net ; ip -c addr show cilium_host
5: cilium_net@cilium_host: <BROADCAST,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether 36:88:bf:c9:5c:6c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
...
6: cilium_host@cilium_net: <BROADCAST,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether 4e:6a:8e:44:85:61 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.16.1.254/32 scope link cilium_host
...
# proxy arp 는 disable(0) 상태이며, 파드와 연결된 lxc 도 모두 0 이다
# 파드의 32bit ip의 gw 가 각각 연결된 veth 인터페이스의 mac 으로 cilium_host 의 IP/MAC 응답을 처리한다, 어떻게 동작이 되는걸까요? >> eBPF program!!!
cat /proc/sys/net/ipv4/conf/cilium_net/proxy_arp
0
cat /proc/sys/net/ipv4/conf/cilium_host/proxy_arp
0
# lxc_health 인터페이스는 veth 로 cilium(NET NS 0, 호스트와 다름)과 veth pair 이다 - 링크
# cilium 인터페이스에 파드 IP가 할당되어 있으며, cilium-health-responder 로 동작한다
lsns -t net
- Cilium Container Networking Control Flow - Link
2.3 Hubble UI & CLI
☞ Observability
- Network Observability with Hubble - Link
- Running Prometheus & Grafana - Link
- Monitoring & Metrics - Link
- Layer 7 Protocol Visibility - Link
- Hubble for Network Observability and Security (Part 3): Leveraging Hubble Data for Network Security - Link
- Hubble for Network Observability and Security (Part 2): Utilizing Hubble for Network Observability - Link
- Hubble for Network Observability and Security (Part 1): Introduction to Cilium and Hubble - Link
☞ Hubble 소개 : 통신 및 서비스와 네트워킹 인프라의 동작에 대한 심층적인 가시성을 완전히 투명한 방식으로 제공하는 관찰성을 제공 - Blog
- Hubble is a fully distributed networking and security observability platform. → 네트워크/보안 모니터링
- It is built on top of Cilium and eBPF to enable deep visibility into the communication and behavior of services as well as the networking infrastructure in a completely transparent manner. without requiring the application to change in any way. → 애플리케이션의 코드 수정 등 추가 설정 없이 동작
- containerized workloads as well as more traditional workloads such as virtual machines and standard Linux processes. → VM/서버도 모니터링 가능
- By leveraging Linux eBPF, Cilium retains the ability to transparently insert security visibility + enforcement, but does so in a way that is based on service / pod / container identity (in contrast to IP address identification in traditional systems) and can filter on application-layer (e.g. HTTP). → 전통적인 IP 기반은 모니터링/통제가 아니라 서비스/파드/ID 기반으로 모니터링/통제를 제공
- 기본적으로 Hubble API는 Cilium 에이전트가 실행되는 개별 노드의 범위 내에서 작동합니다. 이는 네트워크 통찰력을 로컬 Cilium 에이전트가 관찰한 트래픽으로 제한합니다. Hubble CLI( hubble)를 사용하여 로컬 Unix Domain Socket을 통해 제공된 Hubble API를 쿼리할 수 있습니다. Hubble CLI 바이너리는 기본적으로 Cilium 에이전트 포드에 설치됩니다.
- Hubble Relay를 배포하면 전체 클러스터 또는 ClusterMesh 시나리오의 여러 클러스터에 대한 네트워크 가시성이 제공됩니다. 이 모드에서 Hubble 데이터는 Hubble CLI( hubble)를 Hubble Relay 서비스로 지정하거나 Hubble UI를 통해 액세스할 수 있습니다. Hubble UI는 L3/L4 및 L7 계층에서 서비스 종속성 그래프를 자동으로 검색할 수 있는 웹 인터페이스로, 사용자 친화적인 시각화 및 서비스 맵으로서의 데이터 흐름 필터링을 허용합니다.
- Metrics export via Prometheus: Key metrics are exported via Prometheus for integration with your existing dashboards.
- Cluster-wide observability with Hubble Relay
- 서비스 종속성 그래프
- 다양한 메트릭(네트워크, HTTP, DNS 등) 모니터링
- 통제 예시
- Allow all HTTP requests with method GET and path /public/.*. Deny all other requests.
- Allow service1 to produce on Kafka topic topic1 and service2 to consume on topic1. Reject all other Kafka messages.
- Require the HTTP header X-Token: [0-9]+ to be present in all REST calls.
☞ Hubble UI/CLI 접근 및 확인 - Docs
# 확인
cilium status
# UI 파드 정보 확인
kubectl get pod -n kube-system -l k8s-app=hubble-ui -o wide
# Hubble UI 웹 접속
kubectl patch -n kube-system svc hubble-ui -p '{"spec": {"type": "NodePort"}}'
HubbleUiNodePort=$(kubectl get svc -n kube-system hubble-ui -o jsonpath={.spec.ports[0].nodePort})
echo -e "Hubble UI URL = http://$(curl -s ipinfo.io/ip):$HubbleUiNodePort"
## Service NodePort 생성 후 아래 정보 확인!
iptables -t nat -S
conntrack -L
conntrack -L |grep -v 2379
# Install Hubble Client
HUBBLE_VERSION=$(curl -s https://raw.githubusercontent.com/cilium/hubble/master/stable.txt)
HUBBLE_ARCH=amd64
if [ "$(uname -m)" = "aarch64" ]; then HUBBLE_ARCH=arm64; fi
curl -L --fail --remote-name-all https://github.com/cilium/hubble/releases/download/$HUBBLE_VERSION/hubble-linux-${HUBBLE_ARCH}.tar.gz{,.sha256sum}
sha256sum --check hubble-linux-${HUBBLE_ARCH}.tar.gz.sha256sum
sudo tar xzvfC hubble-linux-${HUBBLE_ARCH}.tar.gz /usr/local/bin
rm hubble-linux-${HUBBLE_ARCH}.tar.gz{,.sha256sum}
# Hubble API Access : localhost TCP 4245 Relay 를 통해 접근, observe 를 통해서 flow 쿼리 확인 가능!
cilium hubble port-forward &
# CLI 로 Hubble API 상태 확인
hubble status
# query the flow API and look for flows
hubble observe
# hubble observe --pod netpod
# hubble observe --namespace galaxy --http-method POST --http-path /v1/request-landing
# hubble observe --pod deathstar --protocol http
# hubble observe --pod deathstar --verdict DROPPED
☞ 자가 테스트 cilium connectivity test → Hubble UI 접속 후 cilium-test-Y 네임스페이스 선택 ⇒ 30분 소요
- 테스트 완료 후 테스트 환경 삭제 kubectl delete ns cilium-test-Y
3. 노드 간 파드 통신 확인
☞ eBPF Datapath - Link
☞ Packet Flow
- Endpoint to Endpoint
- Egress from Endpoint
- Ingress to Endpoint
☞ 파드 생성 및 확인
cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: netpod
labels:
app: netpod
spec:
nodeName: k8s-s
containers:
- name: netshoot-pod
image: nicolaka/netshoot
command: ["tail"]
args: ["-f", "/dev/null"]
terminationGracePeriodSeconds: 0
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webpod1
labels:
app: webpod
spec:
nodeName: k8s-w1
containers:
- name: container
image: traefik/whoami
terminationGracePeriodSeconds: 0
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webpod2
labels:
app: webpod
spec:
nodeName: k8s-w2
containers:
- name: container
image: traefik/whoami
terminationGracePeriodSeconds: 0
EOF# 확인
kubectl get pod -o wide
c0 status --verbose | grep Allocated -A5
c1 status --verbose | grep Allocated -A5
c2 status --verbose | grep Allocated -A5
kubectl get ciliumendpoints
kubectl get ciliumendpoints -A
c0 endpoint list
c0 bpf endpoint list
c0 map get cilium_lxc
c0 ip list
☞ 파드 변수 지정
# 테스트 파드들 IP
NETPODIP=$(kubectl get pods netpod -o jsonpath='{.status.podIP}')
WEBPOD1IP=$(kubectl get pods webpod1 -o jsonpath='{.status.podIP}')
WEBPOD2IP=$(kubectl get pods webpod2 -o jsonpath='{.status.podIP}')
# 단축키(alias) 지정
alias p0="kubectl exec -it netpod -- "
alias p1="kubectl exec -it webpod1 -- "
alias p2="kubectl exec -it webpod2 -- "
☞ 파드의 ARP 동작 확인 ← Hubble Web UI 모니터링
# netpod 네트워크 정보 확인
p0 ip -c -4 addr
p0 route -n
p0 ping -c 1 $WEBPOD1IP && p0 ping -c 1 $WEBPOD2IP
p0 curl -s $WEBPOD1IP && p0 curl -s $WEBPOD2IP
p0 curl -s $WEBPOD1IP:8080 ; p0 curl -s $WEBPOD2IP:8080
p0 ping -c 1 8.8.8.8 && p0 curl -s wttr.in/seoul
p0 ip -c neigh
# hubble cli 확인
hubble observe --pod netpod
hubble observe --pod webpod1
hubble observe --pod webpod2
# BPF maps : 목적지 파드와 통신 시 어느곳으로 보내야 될지 확인할 수 있다
c0 map get cilium_ipcache
c0 map get cilium_ipcache | grep $WEBPOD1IP
# netpod 의 LXC 변수 지정
LXC=<k8s-s의 가장 나중에 lxc 이름>
LXC=lxc335e04832afa
# 파드와 veth pair 에 IP가 없다! proxy_arp 도 없다! 하지만 GW MAC 요청 시 lxc(veth)의 MAC 으로 응답이 온다! >> eBPF Magic!
# Cilium hijacks ARP table of POD1, forces the next hop to be the peer end (host side) of the veth pair.
ip -c addr show dev $LXC
- Node’s eBPF programs
# list of eBPF programs
c0bpf net show
c0bpf net show | grep $LXC
lxc335e04832afa(12) tcx/ingress cil_from_container prog_id 1529 link_id 26
lxc335e04832afa(12) tcx/egress cil_to_container prog_id 1531 link_id 27
# Use bpftool prog show id to view additional information about a program, including a list of attached eBPF maps:
c0bpf prog show id <출력된 prog id 입력>
c0bpf prog show id 1529
1531: sched_cls name cil_to_container tag 3f1e92871a2c4013 gpl
loaded_at 2024-10-20T07:47:27+0000 uid 0
xlated 1712B jited 1015B memlock 4096B map_ids 66,239
btf_id 474
c0bpf map list
...
66: percpu_hash name cilium_metrics flags 0x1
key 8B value 16B max_entries 1024 memlock 19384B
...
239: prog_array name cilium_calls_00 flags 0x0
key 4B value 4B max_entries 50 memlock 720B
owner_prog_type sched_cls owner jited
...
4. 서비스 통신 확인
☞ Socket-Based LoadBalancing 소개 (한글) - 링크
- 그림 왼쪽(네트워크 기반 로드밸런싱) vs 오른쪽(소켓 기반 로드밸런싱)
- Pod1 안에서 동작하는 앱이 connect() 시스템콜을 이용하여 소켓을 연결할 때 목적지 주소가 서비스 주소(10.10.8.55)이면 소켓의 목적지 주소를 바로 백엔드 주소(10.0.0.31)로 설정한다. 이후 앱에서 해당 소켓을 통해 보내는 모든 패킷의 목적지 주소는 이미 백엔드 주소(10.0.0.31)로 설정되어 있기 때문에 중간에 DNAT 변환 및 역변환 과정이 필요없어진다.
- destination NAT translation happens at the syscall level, before the packet is even built by the kernel.
- Socket operations : BPF socket operations program 은 root cgroup 에 연결되며 TCP event(ESTABLISHED) 에서 실행한다.
- Socket send/recv : The socket send/recv hook 은 TCP socket 의 모든 송수신 작업에서 실행, hook 에서 검사/삭제/리다이렉션을 할 수 있다
- connect() 와 sendto() 소켓 함수에 연결된 프로그램(connect4, sendmsg4)에서는 소켓의 목적지 주소를 백엔드 주소와 포트로 변환하고, cilium_lb4_backends 맵에 백엔드 주소와 포트를 등록해놓는다. 이후 recvmsg() 소켓 함수에 연결된 프로그램(recvmsg4)에서는 cilium_lb4_reverse_nat 맵을 이용해서 목적지 주소와 포트를 다시 서비스 주소와 포트로 변환함.
서비스 생성 및 접속 확인 : 파드 내에서 바로 DNAT! Magic!
- 서비스 생성
cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: svc
spec:
ports:
- name: svc-webport
port: 80
targetPort: 80
selector:
app: webpod
type: ClusterIP
EOF- 서비스 접속 확인
# 서비스 생성 확인
kubectl get svc,ep svc
# 노드에 iptables 더이상 KUBE-SVC rule 이 생성되지 않는다!
iptables-save | grep KUBE-SVC
iptables-save | grep CILIUM
# 서비스IP를 변수에 지정
SVCIP=$(kubectl get svc svc -o jsonpath='{.spec.clusterIP}')
# Pod1 에서 Service(ClusterIP) 접속 트래픽 발생
kubectl exec netpod -- curl -s $SVCIP
kubectl exec netpod -- curl -s $SVCIP | grep Hostname
# 지속적으로 접속 트래픽 발생
SVCIP=$(kubectl get svc svc -o jsonpath='{.spec.clusterIP}')
while true; do kubectl exec netpod -- curl -s $SVCIP | grep Hostname;echo "-----";sleep 1;done
# 파드에서 SVC(ClusterIP) 접속 시 tcpdump 로 확인 >> 파드 내부 캡쳐인데, SVC(10.108.12.195)는 보이지 않고, DNAT 된 web-pod 의 IP가 확인! Magic!
kubectl exec netpod -- tcpdump -enni any -q
08:54:55.454271 eth0 Out ifindex 14 92:1a:b9:94:94:37 172.16.0.162.44718 > 172.16.1.234.80: tcp 0
08:54:55.454798 eth0 In ifindex 14 8a:0c:cc:a9:21:1a 172.16.1.234.80 > 172.16.0.162.44718: tcp 0
08:54:55.455030 eth0 Out ifindex 14 92:1a:b9:94:94:37 172.16.0.162.44718 > 172.16.1.234.80: tcp 77
...
kubectl exec netpod -- sh -c "ngrep -tW byline -d eth0 '' 'tcp port 80'"
T 2024/10/20 08:07:36.663329 172.16.0.132:59964 -> 172.16.1.53:80 [AP] #34
GET / HTTP/1.1.
Host: 10.10.124.15.
User-Agent: curl/8.7.1.
Accept: */*.
# 서비스 정보 확인
c0 service list
ID Frontend Service Type Backend
16 10.108.12.195:80 ClusterIP 1 => 172.16.2.157:80
2 => 172.16.1.234:80
c0 bpf lb list
SERVICE ADDRESS BACKEND ADDRESS
10.108.12.195:80 0.0.0.0:0 (16) [ClusterIP, non-routable]
172.16.1.234:80 (16)
172.16.2.157:80 (16)
# BPF maps
c0 map list --verbose
c0 map list --verbose | grep lb
c0 map get cilium_lb4_services_v2
c0 map get cilium_lb4_backends_v3
c0 map get cilium_lb4_reverse_nat
c0 map get cilium_lb4_reverse_sk
c0 map get cilium_lxc
c0 map get cilium_ipcache
☞ Socket-Based LoadBalancing 관련 설정값 확인 및 Cgroup 관련 정보 확인
# Socket-Based LoadBalancing 관련 설정들 확인
c0 status --verbose
...
KubeProxyReplacement Details:
Status: True
Socket LB: Enabled
Socket LB Tracing: Enabled
Socket LB Coverage: Full
Devices: ens5 192.168.10.10 fe80::57:abff:fee3:da8d (Direct Routing)
Mode: SNAT
Backend Selection: Random
Session Affinity: Enabled
Graceful Termination: Enabled
NAT46/64 Support: Disabled
XDP Acceleration: Disabled
Services:
- ClusterIP: Enabled
- NodePort: Enabled (Range: 30000-32767)
- LoadBalancer: Enabled
- externalIPs: Enabled
- HostPort: Enabled
# cgroup root 경로 확인
tree /run/cilium/cgroupv2 -L 1
tree /run/cilium/cgroupv2 -L 2
cilium config view | grep cgroup
cgroup-root /run/cilium/cgroupv2
# eBPF cgroup 확인 : Socket based LB 와 관련
c0bpf cgroup tree
CgroupPath
ID AttachType AttachFlags Name
/sys/fs/cgroup
1081 cgroup_device multi
1498 tcx_ingress cil_to_host
1501 tcx_egress cil_from_host
# cilium 파드의 Init Containers 에서 cgroup 마운트!
Init Containers:
mount-cgroup:
Container ID: containerd://72e9d2ee9731e3536c893f9daaa7674809638e3d137f9eb0f46fe916c2aa2839
Image: quay.io/cilium/cilium:v1.16.3@sha256:62d2a09bbef840a46099ac4c69421c90f84f28d018d479749049011329aa7f28
Image ID: quay.io/cilium/cilium@sha256:62d2a09bbef840a46099ac4c69421c90f84f28d018d479749049011329aa7f28
Port: <none>
Host Port: <none>
Command:
sh
-ec
cp /usr/bin/cilium-mount /hostbin/cilium-mount;
nsenter --cgroup=/hostproc/1/ns/cgroup --mount=/hostproc/1/ns/mnt "${BIN_PATH}/cilium-mount" $CGROUP_ROOT;
rm /hostbin/cilium-mount
State: Terminated
Reason: Completed
Exit Code: 0
Started: Sun, 20 Oct 2024 15:45:34 +0900
Finished: Sun, 20 Oct 2024 15:45:34 +0900
Ready: True
Restart Count: 0
Environment:
CGROUP_ROOT: /run/cilium/cgroupv2
BIN_PATH: /opt/cni/bin
Mounts:
/hostbin from cni-path (rw)
/hostproc from hostproc (rw)
/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-p6bcr (ro)
# mount-cgroup 로그 확인
kubetail -n kube-system -c mount-cgroup --since 12h
...
[cilium-lnwcr] time="2024-10-20T15:45:52+09:00" level=info msg="Mounted cgroupv2 filesystem at /run/cilium/cgroupv2" subsys=cgroups
[cilium-jmr7d] time="2024-10-20T15:45:33+09:00" level=info msg="Mounted cgroupv2 filesystem at /run/cilium/cgroupv2" subsys=cgroups
...
☞ strace 시스템 콜 트레이싱 도구를 통해 파드 내에서 동작 확인*
# syacall 호출 확인
kubectl exec netpod -- strace -c curl -s $SVCIP
% time seconds usecs/call calls errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
28.74 0.000971 12 79 mmap
16.37 0.000553 9 56 32 open
10.33 0.000349 29 12 fstat
5.83 0.000197 6 31 rt_sigaction
5.62 0.000190 7 27 munmap
5.33 0.000180 6 27 close
3.17 0.000107 3 27 read
2.81 0.000095 15 6 poll
2.69 0.000091 3 23 fcntl
2.66 0.000090 2 31 lseek
2.63 0.000089 8 10 readv
2.34 0.000079 5 14 mprotect
2.31 0.000078 78 1 1 connect
2.25 0.000076 6 12 rt_sigprocmask
1.30 0.000044 44 1 sendto
1.12 0.000038 9 4 getsockname
0.89 0.000030 7 4 setsockopt
0.50 0.000017 3 5 getrandom
0.50 0.000017 17 1 socket
0.44 0.000015 5 3 brk
0.44 0.000015 15 1 writev
0.41 0.000014 4 3 3 ioctl
0.38 0.000013 13 1 getsockopt
0.27 0.000009 9 1 recvfrom
0.27 0.000009 9 1 arch_prctl
0.21 0.000007 7 1 pipe
0.18 0.000006 6 1 set_tid_address
0.00 0.000000 0 1 execve
0.00 0.000000 0 1 getuid
0.00 0.000000 0 1 getgid
0.00 0.000000 0 2 geteuid
0.00 0.000000 0 1 getegid
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00 0.003379 8 389 36 total
# 출력 내용을 편집기에서 확인(검색)
kubectl exec netpod -- strace -s 65535 -f -tt curl -s $SVCIP
------------------------------------------------------------
08:19:14.846995 connect(5, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(80), sin_addr=inet_addr("10.10.124.15")}, 16) = -1 EINPROGRESS (Operation in progress) # 소켓 연결 시도
08:19:14.847653 getsockname(5, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(41312), sin_addr=inet_addr("172.16.0.132")}, [128 => 16]) = 0 # 소켓 주소 가져오기
...
08:19:14.852497 getsockopt(5, SOL_SOCKET, SO_ERROR, [0], [4]) = 0 # 소켓 연결 성공
08:19:14.852940 getsockname(5, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(41312), sin_addr=inet_addr("172.16.0.132")}, [128 => 16]) = 0 # 소켓 주소 한번더 확인
...
# 특정 이벤트 : -e
kubectl exec netpod -- strace -e trace=connect curl -s $SVCIP
kubectl exec netpod -- strace -e trace=getsockname curl -s $SVCIP
5. Running Prometheus & Grafana
☞ 설정 - Docs
# 배포
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/1.16.3/examples/kubernetes/addons/prometheus/monitoring-example.yaml
kubectl get all -n cilium-monitoring
# 파드와 서비스 확인
kubectl get pod,svc,ep -o wide -n cilium-monitoring
# NodePort 설정
kubectl patch svc grafana -n cilium-monitoring -p '{"spec": {"type": "NodePort"}}'
kubectl patch svc prometheus -n cilium-monitoring -p '{"spec": {"type": "NodePort"}}'
# Grafana 웹 접속
GPT=$(kubectl get svc -n cilium-monitoring grafana -o jsonpath={.spec.ports[0].nodePort})
echo -e "Grafana URL = http://$(curl -s ipinfo.io/ip):$GPT"
# Prometheus 웹 접속 정보 확인
PPT=$(kubectl get svc -n cilium-monitoring prometheus -o jsonpath={.spec.ports[0].nodePort})
echo -e "Prometheus URL = http://$(curl -s ipinfo.io/ip):$PPT"
- grafana , prometheus NodePort 로 웹 접속 후 확인
6. Direct Server Return (DSR)
- 소개 - Docs
☞ DSR (Direct Server Return) 소개 - 참고링크
- 기본 SNAT 사용 시 : kube-proxy 환경에서 NodePort 접속 시
- DSR 사용 시
7. Network Policy (L3, L4, L7)
☞ Security
- Securing Networks with Cilium - Link
- Identity-Aware and HTTP-Aware Policy Enforcement - Link
- Locking Down External Access with DNS-Based Policies - Link
- Inspecting TLS Encrypted Connections with Cilium - Link
- Securing a Kafka Cluster - Link
- Securing gRPC - Link
- Securing Elasticsearch - Link
- Securing a Cassandra Database - Link
- Securing Memcached - Link
- Locking Down External Access Using AWS Metadata - Link
- Creating Policies from Verdicts - Link
- Host Firewall - Link
- Restricting privileged Cilium pod access - Link
- Overview of Network Security - Link
- Overview of Network Policy - Link
- Threat Model - Link
☞ Cilium Security Intro : Cilium provides security on multiple levels - Docs
- ID 기반 Identity-Based: Connectivity policies between endpoints (Layer 3), e.g. any endpoint with label role=frontend can connect to any endpoint with label role=backend.
- 포트 기반 Restriction of accessible ports (Layer 4) for both incoming and outgoing connections, e.g. endpoint with label role=frontend can only make outgoing connections on port 443 (https) and endpoint role=backend can only accept connections on port 443 (https).
- 애플리케이션 (HTTP)기반 Fine grained access control on application protocol level to secure HTTP and remote procedure call (RPC) protocols, e.g the endpoint with label role=frontend can only perform the REST API call GET /userdata/[0-9]+, all other API interactions with role=backend are restricted.
- Proxy Injection : Envoy - Docs , Envoy
- Cilium is capable of transparently injecting a Layer 4 proxy into any network connection. This is used as the foundation to enforce higher level network policies (see DNS based and Layer 7 Examples).
- Proxy Injection : Envoy - Docs , Envoy
☞ Network Policy 관련 eBPF Datapath
- Prefilter: An XDP program and provides a set of prefilter rules used to filter traffic from the network for best performance.
- Endpoint Policy: 정책에 따라 패킷을 차단/전달하거나, 서비스로 전달하거나, L7 로 정책 전달 할 수 있다.
- the Cilium datapath responsible for mapping packets to identities and enforcing L3 and L4 policies.
- L7 Policy: The L7 Policy object redirect proxy traffic to a Cilium userspace proxy instance. Cilium uses an Envoy instance as its userspace proxy. Envoy will then either forward the traffic or generate appropriate reject messages based on the configured L7 policy.
- → L7 정책는 커널 hookpoint 와 Userspace Proxy 사용으로 성능이 조금 떨어질 수 있다
☞ Deploy the Demo Application - Docs
- 스타워즈에서 영감 받은 예제 : 디플로이먼트(웹 서버, deathstar, replicas 2), 파드(xwing, tiefighter), 서비스(ClusterIP, service/deathstar)
# 배포
kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/1.16.3/examples/minikube/http-sw-app.yaml
kubectl get all
# 파드 라벨 확인
kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
deathstar-689f66b57d-4rwkf 1/1 Running 0 113s app.kubernetes.io/name=deathstar,class=deathstar,org=empire,pod-template-hash=689f66b57d
deathstar-689f66b57d-8p2l5 1/1 Running 0 113s app.kubernetes.io/name=deathstar,class=deathstar,org=empire,pod-template-hash=689f66b57d
tiefighter 1/1 Running 0 113s app.kubernetes.io/name=tiefighter,class=tiefighter,org=empire
xwing 1/1 Running 0 113s app.kubernetes.io/name=xwing,class=xwing,org=alliance
# cilium endpoint 확인
kubectl get ciliumendpoints
c1 endpoint list
c2 endpoint list
# 데스스타 SVC(ClusterIP) 접속하여 웹 파드 연결 확인 >> Hubble UI 에서 실시간 확인해보자!
kubectl exec xwing -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed
kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed
# 확인
hubble observe
☞ Identity-Aware and HTTP-Aware Policy Enforcement Apply an L3/L4 Policy - Link & Hubble CLI - 링크
- Cilium 에서는 Endpoint IP 대신, 파드의 **Labels(라벨)**을 사용(기준)하여 보안 정책을 적용합니다
- IP/Port 필터링을 L3/L4 네트워크 정책이라고 한다
- 아래 처럼 'org=empire' Labels(라벨) 부착된 파드만 허용해보자
- Cilium performs stateful connection tracking 이므로 리턴 트래픽은 자동으로 허용됨
# L3/L4 정책 생성
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: "cilium.io/v2"
kind: CiliumNetworkPolicy
metadata:
name: "rule1"
spec:
description: "L3-L4 policy to restrict deathstar access to empire ships only"
endpointSelector:
matchLabels:
org: empire
class: deathstar
ingress:
- fromEndpoints:
- matchLabels:
org: empire
toPorts:
- ports:
- port: "80"
protocol: TCP
EOF
# 정책 확인
kubectl get cnp
kc describe cnp rule1
c0 policy get
# 파드 curl 접속 시도 시 파드 sh 접속 후 curl 시도하자!
# 데스스타 SVC(ClusterIP) 접속하여 웹 파드 연결 확인 >> Hubble UI 에서 drop 확인!
kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed
kubectl exec xwing -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
drop
# hubble cli 모니터링
hubble observe --pod xwing
hubble observe --pod tiefighter
hubble observe --pod deathstar
Dec 2 05:36:24.490: default/xwing:55464 <> default/deathstar-c74d84667-t7msh:80 Policy denied DROPPED (TCP Flags: SYN)
Dec 2 05:36:24.490: default/xwing:55464 <> default/deathstar-c74d84667-t7msh:80 Policy denied DROPPED (TCP Flags: SYN)
hubble observe --pod deathstar --verdict DROPPED
Nov 30 15:23:47.721: default/xwing:60086 <> default/deathstar-c74d84667-ksnbd:80 Policy denied DROPPED (TCP Flags: SYN)
Nov 30 15:23:47.721: default/xwing:60086 <> default/deathstar-c74d84667-ksnbd:80 Policy denied DROPPED (TCP Flags: SYN)
Nov 30 15:27:40.250: default/tiefighter:41656 -> default/deathstar-c74d84667-ksnbd:80 http-request DROPPED (HTTP/1.1 PUT http://deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port)
Nov 30 15:28:00.707: default/tiefighter:41666 -> default/deathstar-c74d84667-ksnbd:80 http-request DROPPED (HTTP/1.1 PUT http://deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port)
Inspecting the Policy
# If we run cilium endpoint list again we will see that the pods with the label org=empire and class=deathstar
# now have ingress policy enforcement enabled as per the policy above.
# endpoint list 에서 정책 적용 확인
c1 endpoint list | grep deathstar
c2 endpoint list
ENDPOINT POLICY (ingress) POLICY (egress) IDENTITY LABELS (source:key[=value]) IPv6 IPv4 STATUS
ENFORCEMENT ENFORCEMENT
312 Disabled Disabled 18300 k8s:class=xwing 172.16.2.161 ready
k8s:io.cilium.k8s.namespace.labels.kubernetes.io/metadata.name=default
k8s:io.cilium.k8s.policy.cluster=default
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=alliance
1972 Enabled Disabled 21144 k8s:class=deathstar 172.16.2.66 ready
k8s:io.cilium.k8s.namespace.labels.kubernetes.io/metadata.name=default
k8s:io.cilium.k8s.policy.cluster=default
k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default
k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default
k8s:org=empirec2 endpoint list
☞ Identity-Aware and HTTP-Aware Policy Enforcement Apply and Test HTTP-aware L7 Policy - Docs
- HTTP L7 필터링을 적용 : 아래 처럼 PUT /v1/exhaust-port 요청을 차단!
# 데스스타 SVC(ClusterIP) 접속
kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPUT deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port
Panic: deathstar exploded
...
# POST /v1/request-landing API 호출만 허용 정책으로 기존 정책 내용을 업데이트(configured)!
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: "cilium.io/v2"
kind: CiliumNetworkPolicy
metadata:
name: "rule1"
spec:
description: "L7 policy to restrict access to specific HTTP call"
endpointSelector:
matchLabels:
org: empire
class: deathstar
ingress:
- fromEndpoints:
- matchLabels:
org: empire
toPorts:
- ports:
- port: "80"
protocol: TCP
rules:
http:
- method: "POST"
path: "/v1/request-landing"
EOF
# 정책 확인
kc describe ciliumnetworkpolicies
c0 policy get
# 모니터링
c1 monitor -v --type l7
c2 monitor -v --type l7
<- Request http from 0 ([k8s:io.cilium.k8s.policy.cluster=default k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default k8s:org=empire k8s:class=tiefighter k8s:io.cilium.k8s.namespace.labels.kubernetes.io/metadata.name=default]) to 1972 ([k8s:class=deathstar k8s:org=empire k8s:io.cilium.k8s.namespace.labels.kubernetes.io/metadata.name=default k8s:io.kubernetes.pod.namespace=default k8s:io.cilium.k8s.policy.serviceaccount=default k8s:io.cilium.k8s.policy.cluster=default]), identity 42720->21144, verdict Denied PUT http://deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port => 403
=> 403
hubble observe --pod deathstar
hubble observe --pod deathstar --verdict DROPPED
# 접근 테스트
kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPOST deathstar.default.svc.cluster.local/v1/request-landing
Ship landed
kubectl exec tiefighter -- curl -s -XPUT deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port
Access denied
## hubble cli 에 차단 로그 확인
hubble observe --pod deathstar --verdict DROPPED
Feb 28 11:39:59.078: default/tiefighter:33762 -> default/deathstar-c74d84667-lf2wl:80 http-request DROPPED (HTTP/1.1 PUT http://deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port)
hubble observe --pod deathstar --protocol http
Feb 28 12:05:22.095: default/tiefighter:40428 -> default/deathstar-6f87496b94-cvv9r:80 http-request DROPPED (HTTP/1.1 PUT http://deathstar.default.svc.cluster.local/v1/exhaust-port)
# 삭제
kubectl delete -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/1.16.3/examples/minikube/http-sw-app.yaml
kubectl delete cnp rule1
8. Bandwidth Manager
☞ Bandwidth Manager : Bandwidth and Latency Optimization - Link , Home , Youtube
- bandwidth manager to optimize TCP and UDP workloads and efficiently rate limit individual Pods - EDT((Earliest Departure Time) 와 eBPF 사용
- kubernetes.io/egress-bandwidth Pod annotation which is enforced on egress at the native host networking devices.
- annotation is not supported
- direct routing mode, tunneling mode 둘 다 지원
- Limitations : L7 Cilium Network Policies
☞ 설정 및 확인
# 인터페이스 tc qdisc 확인
tc qdisc show dev ens5
qdisc mq 0: root
qdisc fq_codel 0: parent :4 limit 10240p flows 1024 quantum 1514 target 5ms interval 100ms memory_limit 32Mb ecn drop_batch 64
qdisc fq_codel 0: parent :3 limit 10240p flows 1024 quantum 1514 target 5ms interval 100ms memory_limit 32Mb ecn drop_batch 64
qdisc fq_codel 0: parent :2 limit 10240p flows 1024 quantum 1514 target 5ms interval 100ms memory_limit 32Mb ecn drop_batch 64
qdisc fq_codel 0: parent :1 limit 10240p flows 1024 quantum 1514 target 5ms interval 100ms memory_limit 32Mb ecn drop_batch 64
# 설정
helm upgrade cilium cilium/cilium --namespace kube-system --reuse-values --set bandwidthManager.enabled=true
# 적용 확인
cilium config view | grep bandwidth
enable-bandwidth-manager true
# egress bandwidth limitation 동작하는 인터페이스 확인
c0 status | grep BandwidthManager
BandwidthManager: EDT with BPF [CUBIC] [ens5]
# 인터페이스 tc qdisc 확인 : 설정 전후 옵션값들이 상당히 추가된다
tc qdisc
tc qdisc show dev ens5
qdisc mq 8002: root
qdisc fq 8005: parent 8002:2 limit 10000p flow_limit 100p buckets 32768 orphan_mask 1023 quantum 18030b initial_quantum 90150b low_rate_threshold 550Kbit refill_delay 40ms timer_slack 10us horizon 2s horizon_drop
qdisc fq 8003: parent 8002:4 limit 10000p flow_limit 100p buckets 32768 orphan_mask 1023 quantum 18030b initial_quantum 90150b low_rate_threshold 550Kbit refill_delay 40ms timer_slack 10us horizon 2s horizon_drop
qdisc fq 8004: parent 8002:3 limit 10000p flow_limit 100p buckets 32768 orphan_mask 1023 quantum 18030b initial_quantum 90150b low_rate_threshold 550Kbit refill_delay 40ms timer_slack 10us horizon 2s horizon_drop
qdisc fq 8006: parent 8002:1 limit 10000p flow_limit 100p buckets 32768 orphan_mask 1023 quantum 18030b initial_quantum 90150b low_rate_threshold 550Kbit refill_delay 40ms timer_slack 10us horizon 2s horizon_drop
☞ 동작 및 확인
# 테스트를 위한 트래픽 발생 서버/클라이언트 파드 생성
cat <<EOF | kubectl apply -f -
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
annotations:
# Limits egress bandwidth to 10Mbit/s.
kubernetes.io/egress-bandwidth: "10M"
labels:
# This pod will act as server.
app.kubernetes.io/name: netperf-server
name: netperf-server
spec:
containers:
- name: netperf
image: cilium/netperf
ports:
- containerPort: 12865
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
# This Pod will act as client.
name: netperf-client
spec:
affinity:
# Prevents the client from being scheduled to the
# same node as the server.
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- key: app.kubernetes.io/name
operator: In
values:
- netperf-server
topologyKey: kubernetes.io/hostname
containers:
- name: netperf
args:
- sleep
- infinity
image: cilium/netperf
EOF
# egress BW 제한 정보 확인
kubectl describe pod netperf-server | grep Annotations:
Annotations: kubernetes.io/egress-bandwidth: 10M
# egress BW 제한이 설정된 파드가 있는 cilium pod 에서 제한 정보 확인
c1 bpf bandwidth list
c2 bpf bandwidth list
IDENTITY EGRESS BANDWIDTH (BitsPerSec)
904 10M
c1 endpoint list
c2 endpoint list
ENDPOINT POLICY (ingress) POLICY (egress) IDENTITY LABELS (source:key[=value]) IPv6 IPv4 STATUS
ENFORCEMENT ENFORCEMENT
904 Disabled Disabled 21565 k8s:app.kubernetes.io/name=netperf-server 172.16.2.153 ready
# 트래픽 발생 >> Hubble UI 에서 확인
# egress traffic of the netperf-server Pod has been limited to 10Mbit per second.
NETPERF_SERVER_IP=$(kubectl get pod netperf-server -o jsonpath='{.status.podIP}')
kubectl exec netperf-client -- netperf -t TCP_MAERTS -H "${NETPERF_SERVER_IP}"
Recv Send Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size Size Time Throughput
bytes bytes bytes secs. 10^6bits/sec
131072 16384 16384 10.00 9.54 # 10Mbps 제한 확인!
# 5M 제한 설정 후 테스트
kubectl get pod netperf-server -o json | sed -e 's|10M|5M|g' | kubectl apply -f -
c1 bpf bandwidth list
c2 bpf bandwidth list
kubectl exec netperf-client -- netperf -t TCP_MAERTS -H "${NETPERF_SERVER_IP}"
Recv Send Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size Size Time Throughput
bytes bytes bytes secs. 10^6bits/sec
131072 16384 16384 10.09 4.56 # 4.5Mbps 제한 확인!
# 20M 제한 설정 후 테스트
kubectl get pod netperf-server -o json | sed -e 's|5M|20M|g' | kubectl apply -f -
kubectl exec netperf-client -- netperf -t TCP_MAERTS -H "${NETPERF_SERVER_IP}"
Recv Send Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size Size Time Throughput
bytes bytes bytes secs. 10^6bits/sec
131072 16384 16384 10.00 18.95 # 19Mbps 제한 확인!
tc qdisc show dev ens5
# 삭제
kubectl delete pod netperf-client netperf-server
9. L2 Announcements / L2 Aware LB (Beta) - Link
L2 Announcements / L2 Aware LB (Beta) - Link , Blog
- L2 Announcements는 로컬 영역 네트워크에서 서비스를 표시하고 도달 가능하게 만드는 기능입니다. 이 기능은 주로 사무실 또는 캠퍼스 네트워크와 같이 BGP 기반 라우팅이 없는 네트워크 내에서 온프레미스 배포를 위해 고안되었습니다.
- 이 기능을 사용하면 ExternalIP 및/또는 LoadBalancer IP에 대한 ARP 쿼리에 응답합니다. 이러한 IP는 여러 노드의 가상 IP(네트워크 장치에 설치되지 않음)이므로 각 서비스에 대해 한 번에 한 노드가 ARP 쿼리에 응답하고 MAC 주소로 응답합니다. 이 노드는 서비스 로드 밸런싱 기능으로 로드 밸런싱을 수행하여 북쪽/남쪽 로드 밸런서 역할을 합니다.
- NodePort 서비스에 비해 이 기능의 장점은 각 서비스가 고유한 IP를 사용할 수 있으므로 여러 서비스가 동일한 포트 번호를 사용할 수 있다는 것입니다. NodePort를 사용할 때 트래픽을 보낼 호스트를 결정하는 것은 클라이언트에게 달려 있으며 노드가 다운되면 IP+Port 콤보를 사용할 수 없게 됩니다. L2 공지를 사용하면 서비스 VIP가 다른 노드로 간단히 마이그레이션되고 계속 작동합니다.
☞ 설정 및 확인
#
helm upgrade cilium cilium/cilium --namespace kube-system --reuse-values \
--set l2announcements.enabled=true --set externalIPs.enabled=true \
--set l2announcements.leaseDuration=3s --set l2announcements.leaseRenewDeadline=1s --set l2announcements.leaseRetryPeriod=200ms
#
c0 config --all |grep L2
EnableL2Announcements : true
EnableL2NeighDiscovery : true
# CiliumL2AnnouncementPolicy 생성
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: "cilium.io/v2alpha1"
kind: CiliumL2AnnouncementPolicy
metadata:
name: policy1
spec:
serviceSelector:
matchLabels:
color: blue
nodeSelector:
matchExpressions:
- key: node-role.kubernetes.io/control-plane
operator: DoesNotExist
interfaces:
- ^ens[0-9]+
externalIPs: true
loadBalancerIPs: true
EOF
# 확인
kubectl get ciliuml2announcementpolicy
kc describe l2announcement
#
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: "cilium.io/v2alpha1"
kind: CiliumLoadBalancerIPPool
metadata:
name: "cilium-pool"
spec:
allowFirstLastIPs: "No"
blocks:
- cidr: "10.10.200.0/29"
EOF
# cilium ip pool 조회
kubectl get CiliumLoadBalancerIPPool
NAME DISABLED CONFLICTING IPS AVAILABLE AGE
cilium-pool false False 3 3m5s
- 테스트용 파드, 서비스 생성
#
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webpod1
labels:
app: webpod
spec:
nodeName: k8s-w1
containers:
- name: container
image: traefik/whoami
terminationGracePeriodSeconds: 0
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webpod2
labels:
app: webpod
spec:
nodeName: k8s-w2
containers:
- name: container
image: traefik/whoami
terminationGracePeriodSeconds: 0
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: svc1
spec:
ports:
- name: svc1-webport
port: 80
targetPort: 80
selector:
app: webpod
type: LoadBalancer # 서비스 타입이 LoadBalancer
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: svc2
spec:
ports:
- name: svc2-webport
port: 80
targetPort: 80
selector:
app: webpod
type: LoadBalancer
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: svc3
spec:
ports:
- name: svc3-webport
port: 80
targetPort: 80
selector:
app: webpod
type: LoadBalancer
EOF- 접속 확인
#
kubectl get svc,ep
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 10.10.0.1 <none> 443/TCP 5h20m
service/svc1 LoadBalancer 10.10.226.228 10.10.200.1 80:32693/TCP 5m30s
service/svc2 LoadBalancer 10.10.166.59 10.10.200.2 80:30107/TCP 5m30s
service/svc3 LoadBalancer 10.10.106.144 10.10.200.3 80:31564/TCP 5m30s
NAME ENDPOINTS AGE
endpoints/kubernetes 192.168.10.10:6443 5h20m
endpoints/svc1 172.16.1.52:80,172.16.2.196:80 5m30s
endpoints/svc2 172.16.1.52:80,172.16.2.196:80 5m30s
endpoints/svc3 172.16.1.52:80,172.16.2.196:80 5m30s
#
curl -s 10.10.200.1
curl -s 10.10.200.2
curl -s 10.10.200.3
# 삭제
~
10. Cilium Egress Gateway
☞ Egress Gateway
- Egress Gateway - Link
- Egress Gateway Advanced Troubleshooting - Link
- [카카오] 기존 100여대희 gateway 역할 서버를 k8s cliium egress gateway 를 통해서 40여대의 서버로 줄여서, 서버 비용과 운영 비용 감소 - Blog
☞ Egress IP Gateway 소개
- 특정 파드들을 특정 Egress GW(특정 IP)를 고정으로 외부(혹은 특정 대역)와 통신을 설정할 수 있다
- Egress IP Gateway 를 활성화하고 Egress SNAT 정책 설정
11. LoadBalancer IP Address Management (LB IPAM)
BGP(MetalLB) for LoadBalancer VIP - 링크
- Cilium v1.10 부터는 별도의 추가 구성요소 없이, 서비스(Service)의 IP 를 외부에 BGP 로 광고할 수 있습니다 ← MetalLB 가 Cilium 파드에 포함됨
- Now, services are able to be reached externally from traffic outside of the cluster, without any additional components.
- Cilium v1.11 부터는 파드의 CIDR 를 Egress IP Gateway 를 통해 BGP 로 광고가 가능합니다. - 링크
- BGP Pod CIDR Announcement: Advertise PodCIDR IP routes to your network using BGP.
12. IPSec, WireGuard
Transparent Encryption - Link
☞ Transparent Encryption with WireGuard
- Each node automatically creates its own encryption key-pair and distributes its public key via the io.cilium.network.wg-pub-key annotation in the Kubernetes CiliumNode custom resource object.
- Each node’s public key is then used by other nodes to decrypt and encrypt traffic from and to Cilium-managed endpoints running on that node.
- 한 노드 내에서 파드(엔드포인트)간 통신 시에는 암호화 되지 않습니다.
- The WireGuard tunnel endpoint is exposed on UDP port 51871 on each node.
- Limitations : L7 policy enforcement and visibility , eBPF-based host routing
- Ingress 과정 시
13. Tunnel mode (VXLAN , GENEVE)
☞ Tunnel GENEVE 설정 및 패킷 덤프 (Tunnel mode : GENEVE)
# cilium monitor
c1 monitor -n
# 트래픽 발생
p0 curl -s $WEBPOD1IP
# 패킷 캡처 : -e(MAC), -q(Quick OUTPUT)
tcpdump -i enp0s8 -enn udp port 6081 -q
tcpdump -i enp0s8 -nn udp port 6081 -w /tmp/cilium-geneve.pcap
# 패킷분석
- TX 와 RX 가 각각의 VNI 를 사용한다
- Inner 헤더에 L2 MAC(S.MAC/D.MAC) 은 어떤 맥 주소일까?
☞ Tunnel VXLAN 설정 및 다른 노드 내에서 파드 간 통신 분석(Tunnel mode : VXLAN) - 링크 분석(한글)*
- 파드 삭제 및 신규 파드 생성
kubectl delete pod --all
# 노드에 각각 파드 생성
cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-1
labels:
app: pod
spec:
nodeName: k8s-w1
containers:
- name: netshoot-pod
image: nicolaka/netshoot
command: ["tail"]
args: ["-f", "/dev/null"]
terminationGracePeriodSeconds: 0
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-2
labels:
app: pod
spec:
nodeName: k8s-w2
containers:
- name: netshoot-pod
image: nicolaka/netshoot
command: ["tail"]
args: ["-f", "/dev/null"]
terminationGracePeriodSeconds: 0
EOF
# 확인
kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-1 1/1 Running 0 28s 172.16.1.29 k8s-w1 <none> <none>
pod-2 1/1 Running 0 28s 172.16.2.100 k8s-w2 <none> <none>- 통신 확인
#
root@k8s-w1:~# ip -br -c a | grep lxc
lxca50e82a86e63@if14 UP fe80::34fc:8cff:fe71:322a/64
root@k8s-w2:~# ip -br -c a | grep lxc
lxc734fbe785834@if10 UP fe80::8475:39ff:fecb:e805/64
# tc filter 확인
LXC=lxca50e82a86e63
LXC=lxc734fbe785834
tc filter show dev $LXC ingress ;echo; tc filter show dev $LXC egress
tc filter show dev cilium_vxlan ingress ;echo; tc filter show dev cilium_vxlan egress
tc filter show dev enp0s8 ingress ;echo; tc filter show dev enp0s8 egress
# BFP 터널 리스트 확인 : 각각 상대방 대역은, VXLAN 인터페이스를 통해 오버레이 통신을 한다
c1 bpf tunnel list
TUNNEL VALUE
172.16.2.0:0 192.168.200.102:0
172.16.0.0:0 192.168.200.10:0
c2 bpf tunnel list
TUNNEL VALUE
172.16.0.0:0 192.168.200.10:0
172.16.1.0:0 192.168.200.101:0
# 우선순위 9,10 확인
ip rule
9: from all fwmark 0x200/0xf00 lookup 2004
10: from all fwmark 0xa00/0xf00 lookup 2005
100: from all lookup local
32766: from all lookup main
32767: from all lookup default
# 우선순위 32766(main) 정보 >> 각각 타노드 파드 대역과 통신은 cilium_host -> cilium_vxlan 을 통해서 전달
ip route show table main
root@k8s-w1:~# ip route show table main | grep cilium_host
172.16.0.0/24 via 172.16.1.254 dev cilium_host src 172.16.1.254 mtu 1450
172.16.1.0/24 via 172.16.1.254 dev cilium_host src 172.16.1.254
172.16.1.254 dev cilium_host scope link
172.16.2.0/24 via 172.16.1.254 dev cilium_host src 172.16.1.254 mtu 1450
root@k8s-w2:~# ip route show table main | grep cilium_host
172.16.0.0/24 via 172.16.2.74 dev cilium_host src 172.16.2.74 mtu 1450
172.16.1.0/24 via 172.16.2.74 dev cilium_host src 172.16.2.74 mtu 1450
172.16.2.0/24 via 172.16.2.74 dev cilium_host src 172.16.2.74
172.16.2.74 dev cilium_host scope link
# 패킷 덤프
tcpdump -i cilium_vxlan -nn
tcpdump -i cilium_vxlan -nn icmp
tcpdump -i enp0s8 -nn udp port 8472
# Flush/List connection tracking entries
c1 bpf ct flush global
[k8s-m] pod-1 zsh 에서 pod-2 핑 실행
c1 bpf ct list global | egrep 'ICMP|UDP'
ICMP OUT 172.16.1.29:0 -> 172.16.2.100:0 related expires=9399 RxPackets=0 RxBytes=0 RxFlagsSeen=0x00 LastRxReport=0 TxPackets=1 TxBytes=98 TxFlagsSeen=0x00 LastTxReport=9339 Flags=0x0010 [ SeenNonSyn ] RevNAT=0 SourceSecurityID=16134 IfIndex=0
ICMP OUT 172.16.1.29:45677 -> 172.16.2.100:0 expires=9398 RxPackets=1 RxBytes=98 RxFlagsSeen=0x00 LastRxReport=9338 TxPackets=1 TxBytes=98 TxFlagsSeen=0x00 LastTxReport=9338 Flags=0x0000 [ ] RevNAT=0 SourceSecurityID=16134 IfIndex=0
UDP OUT 192.168.200.101:54767 -> 192.168.200.102:8472 expires=9399 RxPackets=0 RxBytes=0 RxFlagsSeen=0x00 LastRxReport=0 TxPackets=3 TxBytes=444 TxFlagsSeen=0x00 LastTxReport=9338 Flags=0x0000 [ ] RevNAT=0 SourceSecurityID=0 IfIndex=0
ICMP OUT 172.16.1.29:34742 -> 172.16.2.100:0 expires=9398 RxPackets=1 RxBytes=98 RxFlagsSeen=0x00 LastRxReport=9338 TxPackets=1 TxBytes=98 TxFlagsSeen=0x00 LastTxReport=9338 Flags=0x0000 [ ] RevNAT=0 SourceSecurityID=16134 IfIndex=0
ICMP OUT 172.16.1.29:26881 -> 172.16.2.100:0 expires=9399 RxPackets=1 RxBytes=98 RxFlagsSeen=0x00 LastRxReport=9339 TxPackets=1 TxBytes=98 TxFlagsSeen=0x00 LastTxReport=9339 Flags=0x0000 [ ] RevNAT=0 SourceSecurityID=16134 IfIndex=0
c2 bpf ct list global | grep 8472
c2 bpf ct list global | grep 'ICMP IN'
c1 bpf ct list global | grep 'RevNAT=1'
# cilium monitor
[k8s-m] pod-1 zsh 에서 pod-2 핑 실행
c1 monitor -n
-> overlay flow 0x0 identity 16134->0 state new ifindex cilium_vxlan orig-ip 0.0.0.0: 172.16.1.29 -> 172.16.2.100 EchoRequest
-> endpoint 531 flow 0x0 identity 16134->16134 state reply ifindex lxca50e82a86e63 orig-ip 172.16.2.100: 172.16.2.100 -> 172.16.1.29 EchoReply
-> overlay flow 0x0 identity 16134->0 state new ifindex cilium_vxlan orig-ip 0.0.0.0: 172.16.1.29 -> 172.16.2.100 EchoRequest
-> endpoint 531 flow 0x0 identity 16134->16134 state reply ifindex lxca50e82a86e63 orig-ip 172.16.2.100: 172.16.2.100 -> 172.16.1.29 EchoReply
c2 monitor -n
-> endpoint 3184 flow 0x0 identity 16134->16134 state new ifindex lxc734fbe785834 orig-ip 172.16.1.29: 172.16.1.29 -> 172.16.2.100 EchoRequest
-> overlay flow 0x0 identity 16134->0 state new ifindex cilium_vxlan orig-ip 0.0.0.0: 172.16.2.100 -> 172.16.1.29 EchoReply
-> endpoint 3184 flow 0x0 identity 16134->16134 state new ifindex lxc734fbe785834 orig-ip 172.16.1.29: 172.16.1.29 -> 172.16.2.100 EchoRequest
-> overlay flow 0x0 identity 16134->0 state new ifindex cilium_vxlan orig-ip 0.0.0.0: 172.16.2.100 -> 172.16.1.29 EchoReply14. Service Mesh (+Ingress, GatewayAPI)
☞ Service Mesh 링크
- What is (Cilium) Service Mesh? - Link
- Kubernetes Ingress Support - Link
- Gateway API Support - Link
- GAMMA Support - Link
- Migrating from Ingress to Gateway - Link
- Integration with Istio - Link
- Mutual Authentication (Beta) - Link
- Mutual Authentication Example - Link
- L7-Aware Traffic Management - Link
- [2024] Getting Started with Cilium Service Mesh on Amazon EKS - Blog
☞ Getting Started Using Istio - 링크 & eBPF-Enabled Network Efficiency - 링크
- Network packets travel through a much shorter path in the eBPF-accelerated, sidecarless proxy model for service mesh
- Istio Support with Kube-Proxy-Replacement
15. Cilium XDP
XDP 지원하는 Native NIC 사용하자, 혹은 AWS EC2에서 테스트
# 확장프로그램 설치
apt install virtualbox-ext-pack -y
apt install virtualbox-guest-additions-iso -y
# 리눅스에서 확인
root@k8s-m:~# ethtool -i enp0s8
driver: virtio_net
version: 1.0.0
firmware-version:
expansion-rom-version:
bus-info: 0000:00:08.0
supports-statistics: yes
supports-test: no
supports-eeprom-access: no
supports-register-dump: no
supports-priv-flags: no
# 기본 driver 과 비교
ethtool -i enp0s3
driver: e1000
version: 5.11.0-40-generic
firmware-version:
expansion-rom-version:
bus-info: 0000:00:03.0
supports-statistics: yes
supports-test: yes
supports-eeprom-access: yes
supports-register-dump: yes
supports-priv-flags: no
lsmod | grep virtio
virtio_net 57344 0
net_failover 20480 1 virtio_net
# 설정
helm upgrade cilium cilium/cilium --version 1.10.5 --namespace kube-system --reuse-values --set loadBalancer.acceleration=native --set devices=enp0s8
# 원복 시 helm upgrade cilium cilium/cilium --version 1.10.5 --namespace kube-system --reuse-values --set loadBalancer.acceleration=disabled --set devices=''
kubectl -n kube-system rollout restart ds/cilium
# 혹은 kubectl delete pod -n kube-system -l k8s-app=cilium
watch -d kubectl get pod -n kube-system -l k8s-app=cilium
kubetail -n kube-system -l k8s-app=cilium -f
# 아래 에러 출력 실패!
[cilium-hk2fw cilium-agent] level=warning msg="Error: virtio_net: Can't set XDP while host is implementing GRO_HW/CSUM, disable GRO_HW/CSUM first." subsys=datapath-loader
[cilium-hk2fw cilium-agent] level=fatal msg="Failed to compile XDP program" error="Failed to load prog with ip: exit status 2" subsys=datapath-loader
# GRO CSUM OFF/ON 설정 후 테스트 >> 실패!
ethtool -K enp0s8 gro off
ethtool -K enp0s8 gro on
ethtool -K enp0s8 rx off tx off
ethtool -K enp0s8 rx on tx on
# cilium 파드 이름
CILIUMPOD0=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-m -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
CILIUMPOD1=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-w1 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
CILIUMPOD2=$(kubectl get -l k8s-app=cilium pods -n kube-system --field-selector spec.nodeName=k8s-w2 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
# 단축키(alias) 지정
alias c0="kubectl exec -it $CILIUMPOD0 -n kube-system -- cilium"
alias c1="kubectl exec -it $CILIUMPOD1 -n kube-system -- cilium"
alias c2="kubectl exec -it $CILIUMPOD2 -n kube-system -- cilium"
# 참고 : 기본 e10000 사용 시 실패 에러!
[cilium-njqdc cilium-agent] level=warning msg="Error: Underlying driver does not support XDP in native mode." subsys=datapath-loader
[cilium-njqdc cilium-agent] level=fatal msg="Failed to compile XDP program" error="Failed to load prog with ip: exit status 2" subsys=datapath-loader- BPF and XDP Reference Guide - Link , Blog
- What Is XDP And How Do You Use It In Linux (Amazon EC2 example) - Blog
16. Maglev Load Balancing
☞ Maglev Load Balancing 소개 - 링크 , Home
- 대규모 병렬 L4로드 밸런싱 환경에서 L4 클러스터링 및 분산 컨시스턴트 해싱을 통해 장애 허용 및 확장
backend selection algorithm is now pluggable between maglev and random → 일관성 있는 해싱 지원
☞ 설정 - 링크
# 설정
helm upgrade cilium cilium/cilium --version 1.10.5 --namespace kube-system --reuse-values --set loadBalancer.algorithm=maglev
kubectl -n kube-system rollout restart ds/cilium
17. BGP
참고 Docs
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