Serviços, balanceamento de carga e conectividade

• 1: Ingress
• 2: Políticas de rede

1 - Ingress

Um objeto da API (do inglês "Application Programming Interface") que gerencia o acesso externo aos serviços em um cluster, normalmente HTTP.

Um Ingress pode fornecer balanceamento de carga, terminação SSL e hospedagem virtual baseada em nomes.

Terminologia

Para fins de clareza, este guia define os seguintes termos:

• Nó: Uma máquina de trabalho no Kubernetes, parte de um cluster.
• Cluster: Um conjunto de nós que executam aplicações em contêiner gerenciado pelo Kubernetes. Para este exemplo, e nas instalações mais comuns do Kubernetes, os nós no cluster não fazem parte da Internet pública.
• Roteador de borda: Um roteador que impõe a política de firewall para o seu cluster. Isso pode ser um gateway gerenciado por um provedor de nuvem ou um hardware físico.
• Rede do cluster: Um conjunto de links, lógicos ou físicos, que facilitam a comunicação dentro de um cluster de acordo com o modelo de rede do Kubernetes.
• Serviço: Um objeto serviço do Kubernetes que identifica um conjunto de Pods usando seletores de label. Salvo indicação em contrário, assume-se que os Serviços tenham IPs virtuais apenas roteáveis dentro da rede de cluster.

O que é o Ingress?

O Ingress expõe rotas HTTP e HTTPS de fora do cluster para um serviço dentro do cluster. O roteamento do tráfego é controlado por regras definidas no recurso Ingress.

Aqui está um exemplo simples em que o Ingress envia todo o seu tráfego para um serviço:

Um Ingress pode ser configurado para fornecer URLs acessíveis externamente aos serviços, balanceamento de carga de tráfego, terminação SSL/TLS e oferecer hospedagem virtual baseada em nome. Um controlador Ingress é responsável por atender o Ingress, geralmente com um balanceador de carga, embora também possa configurar seu roteador de borda ou frontends adicionais para ajudar a lidar com o tráfego.

Um Ingress não expõe portas ou protocolos arbitrários. Normalmente se usa um serviço do tipo Service.Type=NodePort ou Service.Type=LoadBalancer para expor serviços à Internet que não sejam HTTP e HTTPS.

Pré-requisitos

Você deve ter um controlador Ingress para satisfazer um Ingress. Apenas a criação de um recurso Ingress não tem efeito.

Você pode precisar instalar um controlador Ingress, como ingress-nginx. Você pode escolher entre vários controladores Ingress.

Idealmente, todos os controladores Ingress devem se encaixar na especificação de referência. Na realidade, os vários controladores Ingress operam de forma ligeiramente diferente.

O recurso Ingress

Um exemplo mínimo do recurso Ingress:

service/networking/minimal-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: minimal-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  ingressClassName: nginx-example
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /testpath
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: test
            port:
              number: 80

Um Ingress precisa dos campos apiVersion, kind, metadata e spec. O nome de um objeto Ingress deve ser um nome de subdomínio DNS válido. Para obter informações gerais sobre como trabalhar com arquivos de configuração, consulte como instalar aplicações, como configurar contêineres e como gerenciar recursos. O Ingress frequentemente usa anotações para configurar opções dependendo do controlador Ingress. Um exemplo deste uso é a anotação rewrite-target. Diferentes controladores Ingress suportam diferentes anotações. Revise a documentação do seu controlador Ingress escolhido para saber quais anotações são suportadas.

A especificação Ingress tem todas as informações necessárias para configurar um balanceador de carga ou servidor proxy. Mais importante ainda, ele contém uma lista de regras correspondentes a todas as solicitações recebidas. O recurso Ingress suporta apenas regras para direcionar o tráfego HTTP(S).

Se o ingressClassName for omitido, uma classe Ingress padrão deve ser definida.

Existem alguns controladores Ingress que funcionam sem a definição de uma IngressClass padrão. Por exemplo, o controlador Ingress-NGINX pode ser configurado com uma flag --watch-ingress-without-class. No entanto, recomenda-se especificar a IngressClass padrão, conforme mostrado abaixo.

Regras do Ingress

Cada regra HTTP contém as seguintes informações:

• Um host opcional. Neste exemplo, nenhum host é especificado, portanto, a regra se aplica a todo o tráfego HTTP de entrada através do endereço IP especificado. Se um host for fornecido (por exemplo, foo.bar.com), as regras se aplicam a esse host.
• Uma lista de caminhos (por exemplo, /testpath), cada um com um backend associado definido com um service.name e um service.port.name ou service.port.number. Tanto o host quanto o caminho devem corresponder ao conteúdo de uma solicitação recebida antes que o balanceador de carga direcione o tráfego para o serviço referenciado.
• Um backend é uma combinação de nomes de serviço e porta, conforme descrito na documentação de Services ou um backend de recursos personalizados por meio de um CRD. As solicitações HTTP e HTTPS para o Ingress que correspondem ao host e ao caminho da regra são enviadas para o backend listado.

Um defaultBackend geralmente é configurado em um controlador Ingress para atender a quaisquer solicitações que não correspondam a um caminho na especificação.

DefaultBackend

Um Ingress sem regras envia todo o tráfego para um único backend padrão e .spec.defaultBackend é o backend que deve lidar com as solicitações nesse caso. O defaultBackend é convencionalmente uma opção de configuração do controlador Ingress e não é especificado em seus recursos Ingress. Se nenhum .spec.rules for especificado, o .spec.defaultBackend deve ser especificado. Se o defaultBackend não for definido, o tratamento de solicitações que não correspondem a nenhuma das regras ficará a cargo do controlador de Ingress (consulte a documentação do seu controlador de Ingress para descobrir como ele lida com esse caso).

Se nenhum dos hosts ou caminhos corresponder à solicitação HTTP nos objetos Ingress, o tráfego será roteado para o seu backend padrão.

Resource backends

Um Resource backend é um ObjectRef para outro recurso Kubernetes dentro do mesmo namespace que o objeto Ingress. Um Resource é uma configuração mutuamente exclusiva com o serviço, e a validação irá falhar se ambos forem especificados. Um uso comum para um Resource backend é inserir dados em um backend de armazenamento de objetos com ativos estáticos.

service/networking/ingress-resource-backend.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-resource-backend
spec:
  defaultBackend:
    resource:
      apiGroup: k8s.example.com
      kind: StorageBucket
      name: static-assets
  rules:
    - http:
        paths:
          - path: /icons
            pathType: ImplementationSpecific
            backend:
              resource:
                apiGroup: k8s.example.com
                kind: StorageBucket
                name: icon-assets

Depois de criar o Ingress acima, você pode visualizá-lo com o seguinte comando:

kubectl describe ingress ingress-resource-backend

Name:             ingress-resource-backend
Namespace:        default
Address:
Default backend:  APIGroup: k8s.example.com, Kind: StorageBucket, Name: static-assets
Rules:
  Host        Path  Backends
  ----        ----  --------
  *
              /icons   APIGroup: k8s.example.com, Kind: StorageBucket, Name: icon-assets
Annotations:  <none>
Events:       <none>

Tipos de path HTTP

Cada caminho no Ingress deve ter um tipo de caminho correspondente. Os caminhos que não incluem um pathType explícito falharão na validação. Existem três tipos de caminho suportados:

• ImplementationSpecific: Com esse tipo de caminho, a correspondência depende da IngressClass. As implementações podem tratar isso como um pathType separado ou tratá-lo de forma idêntica aos tipos de caminho Prefix ou Exact.
• Exact: Corresponde exatamente ao caminho da URL podendo ser case-sensitive.
• Prefix: Corresponde com base em um prefixo de caminho de URL dividido por /. A correspondência faz distinção entre maiúsculas e minúsculas e é feita em um caminho, elemento por elemento. Um elemento de caminho refere-se à lista de labels no caminho dividido pelo separador /. Uma solicitação é uma correspondência para o caminho p se cada p for um prefixo elementar de p do caminho da solicitação.

Exemplos

Várias correspondências

Em alguns casos, vários caminhos dentro de uma entrada corresponderão a uma solicitação. Nesses casos, a precedência será dada primeiro ao caminho correspondente mais longo. Se dois caminhos ainda estiverem iguais, a precedência será dada aos caminhos com um tipo de caminho exato sobre o tipo de caminho de prefixo.

Hostname curingas

Os hosts podem ter correspondências precisas (por exemplo, “foo.bar.com”) ou um curinga (por exemplo, “*.foo.com”). Correspondências precisas exigem que o cabeçalho do host HTTP corresponda ao campo host. As correspondências curinga exigem que o cabeçalho do host HTTP seja igual ao sufixo da regra curinga.

service/networking/ingress-wildcard-host.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-wildcard-host
spec:
  rules:
  - host: "foo.bar.com"
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/bar"
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
  - host: "*.foo.com"
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/foo"
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80

Classe Ingress

Os Ingress podem ser implementados por diferentes controladores, muitas vezes com diferentes configurações. Cada Ingress deve especificar uma classe, uma referência a um recurso IngressClass que contém uma configuração adicional, incluindo o nome do controlador que deve implementar a classe.

service/networking/external-lb.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: external-lb
spec:
  controller: example.com/ingress-controller
  parameters:
    apiGroup: k8s.example.com
    kind: IngressParameters
    name: external-lb

O campo .spec.parameters de uma classe Ingress permite que você faça referência a outro recurso que fornece a configuração relacionada a essa classe Ingress.

O tipo específico de parâmetros a serem usados depende do controlador Ingress que você especificar no campo .spec.controller da classe Ingress.

Escopo da classe Ingress

Dependendo do seu controlador Ingress, os parâmetros definidos em todo o cluster ou apenas para um namespace poderão ser utilizados.

• Cluster
• Namespaced

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: external-lb-1
spec:
  controller: example.com/ingress-controller
  parameters:
    # Os parâmetros para esta classe Ingress são especificados em um
    # ClusterIngressParameter (grupo de API k8s.example.net) nomeado
    # "external-config-1". Esta definição diz ao Kubernetes para
    # procurar um recurso de parâmetro com escopo de cluster.    
    scope: Cluster
    apiGroup: k8s.example.net
    kind: ClusterIngressParameter
    name: external-config-1

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  name: external-lb-2
spec:
  controller: example.com/ingress-controller
  parameters:
    # The parameters for this IngressClass are specified in an
    # IngressParameter (API group k8s.example.com) named "external-config",
    # that's in the "external-configuration" namespace.
    scope: Namespace
    apiGroup: k8s.example.com
    kind: IngressParameter
    namespace: external-configuration
    name: external-config

Anotação obsoleta

Antes que o recurso IngressClass e o campo ingressClassName fossem adicionados no Kubernetes 1.18, as classes Ingress foram especificadas com uma anotação kubernetes.io/ingress.class no Ingress. Esta anotação nunca foi formalmente definida, mas foi amplamente apoiada pelos controladores Ingress.

O campo ingressClassName mais recente no Ingress é um substituto para essa anotação, mas não é um equivalente direto. Embora a anotação tenha sido geralmente usada para fazer referência ao nome do controlador Ingress que deve implementar o Ingress, o campo é uma referência a um recurso IngressClass que contém a configuração Ingress adicional, incluindo o nome do controlador Ingress.

Classe Ingress Padrão

Você pode marcar uma classe Ingress específica como padrão para o seu cluster. Definir a anotação ingressclass.kubernetes.io/is-default-class como true em um recurso IngressClass garantirá que novos Ingress sem um campo ingressClassName especificado sejam atribuídos a esta ingressClassName padrão.

service/networking/default-ingressclass.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/component: controller
  name: nginx-example
  annotations:
    ingressclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"
spec:
  controller: k8s.io/ingress-nginx

Tipos de Ingress

Ingress fornecidos por um único serviço

No Kubernetes existem conceitos que permitem expor um único serviço (veja alternativas). Você também pode fazer isso com um Ingress especificando um backend padrão sem regras.

service/networking/test-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
spec:
  defaultBackend:
    service:
      name: test
      port:
        number: 80

Se você criá-lo usando kubectl apply -f, você deve ser capaz de visualizar o estado do Ingress que você adicionou:

kubectl get ingress test-ingress

NAME           CLASS         HOSTS   ADDRESS         PORTS   AGE
test-ingress   external-lb   *       203.0.113.123   80      59s

Onde 203.0.113.123 é o IP alocado pelo controlador Ingress para satisfazer o Ingress.

Simples fanout

Uma configuração de fanout roteia o tráfego de um único endereço IP para mais de um serviço, com base na URI HTTP que está sendo solicitada. Um Ingress permite que você mantenha o número de balanceadores de carga no mínimo. Por exemplo, uma configuração como:

exigiria um Ingress como:

service/networking/simple-fanout-example.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: simple-fanout-example
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - path: /foo
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 4200
      - path: /bar
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 8080

Quando você cria o Ingress com kubectl apply -f:

kubectl describe ingress simple-fanout-example

Name:             simple-fanout-example
Namespace:        default
Address:          178.91.123.132
Default backend:  default-http-backend:80 (10.8.2.3:8080)
Rules:
  Host         Path  Backends
  ----         ----  --------
  foo.bar.com
               /foo   service1:4200 (10.8.0.90:4200)
               /bar   service2:8080 (10.8.0.91:8080)
Events:
  Type     Reason  Age                From                     Message
  ----     ------  ----               ----                     -------
  Normal   ADD     22s                loadbalancer-controller  default/test

O controlador Ingress fornece um balanceador de carga específico de implementação que satisfaz o Ingress, desde que os serviços (service1, service2) existam. Quando tiver feito isso, você pode ver o endereço do balanceador de carga no campo Address.

Hospedagem virtual baseada em nome

Os hosts virtuais baseados em nomes suportam o roteamento de tráfego HTTP para vários nomes de host no mesmo endereço IP.

O Ingress a seguir diz ao balanceador de carga de apoio para rotear solicitações com base no Host header.

service/networking/name-virtual-host-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: name-virtual-host-ingress
spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
  - host: bar.foo.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80

Se você criar um recurso de Ingress sem nenhum host definido nas regras, qualquer tráfego da web para o endereço IP do seu controlador de Ingress pode ser correspondido sem que seja necessário um host virtual baseado em nome.

Por exemplo, o Ingress a seguir roteia o tráfego solicitado para first.bar.com para service1, second.bar.com para service2 e qualquer tráfego cujo cabeçalho de host de solicitação não corresponda a first.bar.com e second.bar.com para service3.

service/networking/name-virtual-host-ingress-no-third-host.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: name-virtual-host-ingress-no-third-host
spec:
  rules:
  - host: first.bar.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
  - host: second.bar.com
    http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80
  - http:
      paths:
      - pathType: Prefix
        path: "/"
        backend:
          service:
            name: service3
            port:
              number: 80

TLS

Você pode configurar o uso de TLS no Ingress especificando um Secret que contém uma chave privada e um certificado TLS. O recurso Ingress suporta apenas uma única porta TLS, 443, e assume a terminação TLS no ponto de entrada (o tráfego para o Serviço e seus Pods não está criptografado o que é inseguro). Se a seção de configuração TLS em um Ingress especificar hosts diferentes, eles serão multiplexados na mesma porta de acordo com o nome do host especificado através da extensão SNI TLS (desde que o controlador Ingress suporte SNI). O objeto Secret do tipo TLS deve conter chaves chamadas tls.crt e tls.key que contêm o certificado e a chave privada a ser usada para TLS.

Por exemplo:

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: testsecret-tls
  namespace: default
data:
  tls.crt: base64 encoded cert
  tls.key: base64 encoded key
type: kubernetes.io/tls

Fazer referência a esse segredo em um Ingress diz ao controlador Ingress para proteger o canal do cliente para o balanceador de carga usando TLS. Você precisa ter certeza de que o objeto Secret do tipo TLS que você criou é originário de um certificado que contém um Nome Comum (Common Name, CN), também conhecido como Nome de Domínio Totalmente Qualificado (Fully Qualified Domain Name, FQDN), tal como https-example.foo.com.

service/networking/tls-example-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: tls-example-ingress
spec:
  tls:
  - hosts:
      - https-example.foo.com
    secretName: testsecret-tls
  rules:
  - host: https-example.foo.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80

Balanceador de carga

Um controlador Ingress é inicializado com algumas configurações de política de balanceamento de carga que se aplicam a todos os Ingress, como o algoritmo de balanceamento de carga, esquema de peso de backend e outros. Conceitos mais avançados de balanceamento de carga (por exemplo, sessões persistentes, pesos dinâmicos) ainda não estão expostos através do Ingress. Em vez disso, você pode obter esses recursos através do balanceador de carga usado para um serviço.

Também vale a pena notar que, embora as verificações de integridade não sejam expostas diretamente através do Ingress, existem conceitos paralelos no Kubernetes, como readiness probes, que permitem alcançar o mesmo resultado final. Revise a documentação específica do controlador para ver como eles lidam com as verificações de integridade (por exemplo: nginx ou GCE).

Atualizando um Ingress

Para atualizar um Ingress existente para adicionar um novo Host, você pode atualizá-lo editando o recurso:

kubectl describe ingress test

Name:             test
Namespace:        default
Address:          178.91.123.132
Default backend:  default-http-backend:80 (10.8.2.3:8080)
Rules:
  Host         Path  Backends
  ----         ----  --------
  foo.bar.com
               /foo   service1:80 (10.8.0.90:80)
Annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:  /
Events:
  Type     Reason  Age                From                     Message
  ----     ------  ----               ----                     -------
  Normal   ADD     35s                loadbalancer-controller  default/test

kubectl edit ingress test

Isso abre um editor com a configuração existente no formato YAML. Para incluir o novo host modifique:

spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 80
        path: /foo
        pathType: Prefix
  - host: bar.baz.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 80
        path: /foo
        pathType: Prefix
..

Depois de salvar suas alterações, o kubectl atualizará o recurso no servidor API, que diz ao controlador Ingress para reconfigurar o balanceador de carga.

Verifique isso:

kubectl describe ingress test

Name:             test
Namespace:        default
Address:          178.91.123.132
Default backend:  default-http-backend:80 (10.8.2.3:8080)
Rules:
  Host         Path  Backends
  ----         ----  --------
  foo.bar.com
               /foo   service1:80 (10.8.0.90:80)
  bar.baz.com
               /foo   service2:80 (10.8.0.91:80)
Annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:  /
Events:
  Type     Reason  Age                From                     Message
  ----     ------  ----               ----                     -------
  Normal   ADD     45s                loadbalancer-controller  default/test

Você pode alcançar o mesmo resultado invocando kubectl replace -f em um arquivo Ingress YAML modificado.

Falha nas zonas de disponibilidade

Técnicas para distribuir o tráfego entre domínios de falha diferem entre os provedores de nuvem. Verifique a documentação do controlador Ingress para obter detalhes relevantes.

Alternativas

Você pode expor um serviço de várias maneiras que não envolve diretamente o recurso Ingress:

• Use Service.Type=LoadBalancer
• Use Service.Type=NodePort

Próximos passos

• Aprenda sobre a API Ingress
• Aprenda sobre controladores Ingress
• Configure o Ingress no Minikube usando o NGINX Controller

2 - Políticas de rede

Se você deseja controlar o fluxo do tráfego de rede no nível do endereço IP ou de portas TCP e UDP (camadas OSI 3 e 4) então você deve considerar usar Políticas de rede (NetworkPolicies) do Kubernetes para aplicações no seu cluster. NetworkPolicy é um objeto focado em aplicações/experiência do desenvolvedor que permite especificar como é permitido a um pod comunicar-se com várias "entidades" de rede.

As entidades que um Pod pode se comunicar são identificadas através de uma combinação dos 3 identificadores à seguir:

1. Outros pods que são permitidos (exceção: um pod não pode bloquear a si próprio)
2. Namespaces que são permitidos
3. Blocos de IP (exceção: o tráfego de e para o nó que um Pod está executando sempre é permitido, independentemente do endereço IP do Pod ou do Nó)

Quando definimos uma política de rede baseada em pod ou namespace, utiliza-se um selector para especificar qual tráfego é permitido de e para o(s) Pod(s) que correspondem ao seletor.

Quando uma política de redes baseada em IP é criada, nós definimos a política baseada em blocos de IP (faixas CIDR).

Pré requisitos

As políticas de rede são implementadas pelo plugin de redes. Para usar uma política de redes, você deve usar uma solução de redes que suporte o objeto NetworkPolicy. A criação de um objeto NetworkPolicy sem um controlador que implemente essas regras não tem efeito.

Pods isolados e não isolados

Por padrão, pods não são isolados; eles aceitam tráfego de qualquer origem.

Os pods tornam-se isolados ao existir uma NetworkPolicy que selecione eles. Uma vez que exista qualquer NetworkPolicy no namespace selecionando um pod em específico, aquele pod irá rejeitar qualquer conexão não permitida por qualquer NetworkPolicy. (Outros pod no mesmo namespace que não são selecionados por nenhuma outra NetworkPolicy irão continuar aceitando todo tráfego de rede.)

As políticas de rede não conflitam; elas são aditivas. Se qualquer política selecionar um pod, o pod torna-se restrito ao que é permitido pela união das regras de entrada/saída de tráfego definidas nas políticas. Assim, a ordem de avaliação não afeta o resultado da política.

Para o fluxo de rede entre dois pods ser permitido, tanto a política de saída no pod de origem e a política de entrada no pod de destino devem permitir o tráfego. Se a política de saída na origem, ou a política de entrada no destino negar o tráfego, o tráfego será bloqueado.

O recurso NetworkPolicy

Veja a referência NetworkPolicy para uma definição completa do recurso.

Uma NetworkPolicy de exemplo é similar ao abaixo:

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - from:
    - ipBlock:
        cidr: 172.17.0.0/16
        except:
        - 172.17.1.0/24
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          project: myproject
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: frontend
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 6379
  egress:
  - to:
    - ipBlock:
        cidr: 10.0.0.0/24
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 5978

Campos obrigatórios: Assim como todas as outras configurações do Kubernetes, uma NetworkPolicy necessita dos campos apiVersion, kind e metadata. Para maiores informações sobre trabalhar com arquivos de configuração, veja Configurando containeres usando ConfigMap, e Gerenciamento de objetos.

spec: A spec contém todas as informações necessárias para definir uma política de redes em um namespace.

podSelector: Cada NetworkPolicy inclui um podSelector que seleciona o grupo de pods que a política se aplica. A política acima seleciona os pods com a label "role=db". Um podSelector vazio seleciona todos os pods no namespace.

policyTypes: Cada NetworkPolicy inclui uma lista de policyTypes que pode incluir Ingress, Egress ou ambos. O campo policyTypes indica se a política se aplica ao tráfego de entrada com destino aos pods selecionados, o tráfego de saída com origem dos pods selecionados ou ambos. Se nenhum policyType for definido então por padrão o tipo Ingress será sempre utilizado, e o tipo Egress será configurado apenas se o objeto contiver alguma regra de saída. (campo egress a seguir).

ingress: Cada NetworkPolicy pode incluir uma lista de regras de entrada permitidas através do campo ingress. Cada regra permite o tráfego que corresponde simultaneamente às sessões from (de) e ports (portas). A política de exemplo acima contém uma regra simples, que corresponde ao tráfego em uma única porta, de uma das três origens definidas, sendo a primeira definida via ipBlock, a segunda via namespaceSelector e a terceira via podSelector.

egress: Cada política pode incluir uma lista de regras de regras de saída permitidas através do campo egress. Cada regra permite o tráfego que corresponde simultaneamente às sessões to (para) e ports (portas). A política de exemplo acima contém uma regra simples, que corresponde ao tráfego destinado a uma porta em qualquer destino pertencente à faixa de IPs em 10.0.0.0/24.

Então a NetworkPolicy acima:

1. Isola os pods no namespace "default" com a label "role=db" para ambos os tráfegos de entrada e saída (se eles ainda não estavam isolados)

2. (Regras de entrada/ingress) permite conexões para todos os pods no namespace "default" com a label "role=db" na porta TCP 6379 de:

   • qualquer pod no namespace "default" com a label "role=frontend"
   • qualquer pod em um namespace que tenha a label "project=myproject" (aqui cabe ressaltar que o namespace que deve ter a label e não os pods dentro desse namespace)
   • IPs dentro das faixas 172.17.0.0–172.17.0.255 e 172.17.2.0–172.17.255.255 (ex.:, toda 172.17.0.0/16 exceto 172.17.1.0/24)

3. (Regras de saída/egress) permite conexões de qualquer pod no namespace "default" com a label "role=db" para a faixa de destino 10.0.0.0/24 na porta TCP 5978.

Veja o tutorial Declarando uma política de redes para mais exemplos.

Comportamento dos seletores to e from

Existem quatro tipos de seletores que podem ser especificados nas sessões ingress.from ou egress.to:

podSelector: Seleciona Pods no mesmo namespace que a política de rede foi criada, e que deve ser permitido origens no tráfego de entrada ou destinos no tráfego de saída.

namespaceSelector: Seleciona namespaces para o qual todos os Pods devem ser permitidos como origens no caso de tráfego de entrada ou destino no tráfego de saída.

namespaceSelector e podSelector: Uma entrada to/from única que permite especificar ambos namespaceSelector e podSelector e seleciona um conjunto de Pods dentro de um namespace. Seja cuidadoso em utilizar a sintaxe YAML correta; essa política:

  ...
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          user: alice
      podSelector:
        matchLabels:
          role: client
  ...

contém um único elemento from permitindo conexões de Pods com a label role=client em namespaces com a label user=alice. Mas essa política:

  ...
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          user: alice
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: client
  ...

contém dois elementos no conjunto from e permite conexões de Pods no namespace local com a label role=client, OU de qualquer outro Pod em qualquer outro namespace que tenha a label user=alice.

Quando estiver em dúvida, utilize o comando kubectl describe para verificar como o Kubernetes interpretou a política.

ipBlock: Isso seleciona um conjunto particular de faixas de IP a serem permitidos como origens no caso de entrada ou destinos no caso de saída. Devem ser considerados IPs externos ao cluster, uma vez que os IPs dos Pods são efêmeros e imprevisíveis.

Os mecanismos de entrada e saída do cluster geralmente requerem que os IPs de origem ou destino sejam reescritos. Em casos em que isso aconteça, não é definido se deve acontecer antes ou depois do processamento da NetworkPolicy que corresponde a esse tráfego, e o comportamento pode ser diferente para cada plugin de rede, provedor de nuvem, implementação de Service, etc.

No caso de tráfego de entrada, isso significa que em alguns casos você pode filtrar os pacotes de entrada baseado no IP de origem atual, enquanto que em outros casos o IP de origem que a NetworkPolicy atua pode ser o IP de um LoadBalancer ou do Nó em que o Pod está executando.

No caso de tráfego de saída, isso significa que conexões de Pods para Services que são reescritos para IPs externos ao cluster podem ou não estar sujeitos a políticas baseadas no campo ipBlock.

Políticas padrão

Por padrão, se nenhuma política existir no namespace, então todo o tráfego de entrada e saída é permitido de e para os pods nesse namespace. Os exemplos a seguir permitem a você mudar o comportamento padrão nesse namespace.

Bloqueio padrão de todo tráfego de entrada

Você pode criar uma política padrão de isolamento para um namespace criando um objeto NetworkPolicy que seleciona todos os pods mas não permite o tráfego de entrada para esses pods.

service/networking/network-policy-default-deny-ingress.yaml

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny-ingress
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Ingress

Isso garante que mesmo pods que não são selecionados por nenhuma outra política de rede ainda serão isolados. Essa política não muda o comportamento padrão de isolamento de tráfego de saída nesse namespace.

Permitir por padrão todo tráfego de entrada

Se você deseja permitir todo o tráfego de todos os pods em um namespace (mesmo que políticas que sejam adicionadas faça com que alguns pods sejam tratados como "isolados"), você pode criar uma política que permite explicitamente todo o tráfego naquele namespace.

service/networking/network-policy-allow-all-ingress.yaml

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-all-ingress
spec:
  podSelector: {}
  ingress:
  - {}
  policyTypes:
  - Ingress

Bloqueio padrão de todo tráfego de saída

Você pode criar uma política de isolamento de saída padrão para um namespace criando uma política de redes que selecione todos os pods, mas não permita o tráfego de saída a partir de nenhum desses pods.

service/networking/network-policy-default-deny-egress.yaml

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny-egress
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Egress

Isso garante que mesmo pods que não são selecionados por outra política de rede não seja permitido tráfego de saída. Essa política não muda o comportamento padrão de tráfego de entrada.

Permitir por padrão todo tráfego de saída

Caso você queira permitir todo o tráfego de todos os pods em um namespace (mesmo que políticas sejam adicionadas e cause com que alguns pods sejam tratados como "isolados"), você pode criar uma política explicita que permite todo o tráfego de saída no namespace.

service/networking/network-policy-allow-all-egress.yaml

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-all-egress
spec:
  podSelector: {}
  egress:
  - {}
  policyTypes:
  - Egress

Bloqueio padrão de todo tráfego de entrada e saída

Você pode criar uma política padrão em um namespace que previne todo o tráfego de entrada E saída criando a política a seguir no namespace.

service/networking/network-policy-default-deny-all.yaml

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny-all
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress

Isso garante que mesmo pods que não são selecionados por nenhuma outra política de redes não possuam permissão de tráfego de entrada ou saída.

Selecionando uma faixa de portas

Ao escrever uma política de redes, você pode selecionar uma faixa de portas ao invés de uma porta única, utilizando-se do campo endPort conforme a seguir:

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: multi-port-egress
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  policyTypes:
  - Egress
  egress:
  - to:
    - ipBlock:
        cidr: 10.0.0.0/24
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 32000
      endPort: 32768

A regra acima permite a qualquer Pod com a label "role=db" no namespace default de se comunicar com qualquer IP na faixa 10.0.0.0/24 através de protocolo TCP, desde que a porta de destino esteja na faixa entre 32000 e 32768.

As seguintes restrições aplicam-se ao se utilizar esse campo:

• Por ser uma funcionalidade "alpha", ela é desativada por padrão. Para habilitar o campo endPort no cluster, você (ou o seu administrador do cluster) deve habilitar o feature gate NetworkPolicyEndPort no kube-apiserver com a flag --feature-gates=NetworkPolicyEndPort=true,....
• O valor de endPort deve ser igual ou maior ao valor do campo port.
• O campo endPort só pode ser definido se o campo port também for definido.
• Ambos os campos port e endPort devem ser números.

Selecionando um Namespace pelo seu nome

A camada de gerenciamento do Kubernetes configura uma label imutável kubernetes.io/metadata.name em todos os namespaces, uma vez que o feature gate esteja habilitado por padrão. O valor dessa label é o nome do namespace.

Enquanto que um objeto NetworkPolicy não pode selecionar um namespace pelo seu nome através de um campo específico, você pode utilizar essa label padrão para selecionar um namespace pelo seu nome.

O que você não pode fazer com NetworkPolicies (ao menos por enquanto!)

Por enquanto no Kubernetes 1.28 as funcionalidades a seguir não existem mas você pode conseguir implementar de forma alternativa utilizando componentes do Sistema Operacional (como SELinux, OpenVSwitch, IPtables, etc) ou tecnologias da camada 7 OSI (Ingress controllers, implementações de service mesh) ou ainda admission controllers. No caso do assunto "segurança de redes no Kubernetes" ser novo para você, vale notar que as histórias de usuário a seguir ainda não podem ser implementadas:

• Forçar o tráfego interno do cluster passar por um gateway comum (pode ser implementado via service mesh ou outros proxies)
• Qualquer coisa relacionada a TLS/mTLS (use um service mesh ou ingress controller para isso)
• Políticas específicas a nível do nó kubernetes (você pode utilizar as notações de IP CIDR para isso, mas não pode selecionar nós Kubernetes por suas identidades)
• Selecionar Services pelo seu nome (você pode, contudo, selecionar pods e namespaces por seus labels o que torna-se uma solução de contorno viável).
• Criação ou gerenciamento
• Políticas padrão que são aplicadas a todos os namespaces e pods (existem alguns plugins externos do Kubernetes e projetos que podem fazer isso, e a comunidade está trabalhando nessa especificação).
• Ferramental de testes para validação de políticas de redes.
• Possibilidade de logar eventos de segurança de redes (conexões bloqueadas, aceitas). Existem plugins CNI que conseguem fazer isso à parte.
• Possibilidade de explicitamente negar políticas de rede (o modelo das NetworkPolicies são "negar por padrão e conforme a necessidade, deve-se adicionar regras que permitam o tráfego).
• Bloquear o tráfego que venha da interface de loopback/localhost ou que venham do nó em que o Pod se encontre.

Próximos passos

• Veja o tutorial Declarando políticas de redes para mais exemplos.
• Veja mais cenários comuns e exemplos de políticas de redes.