CN108989091B - 基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法、存储介质、电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，包括步骤：容器云平台管理员选择Openstack租户，在Kubernetes集群中创建对应的容器租户；监听集群中创建容器租户的事件，发送创建权限用户的请求；创建CRD对象；将Kubernetes网络模型翻译为Openstack Neutron网络模型，生成Neutron信息，将Neutron信息发送至CNI Driver进行Pod绑定。本发明通过与Openstack租户对接，Kubernetes集群的容器租户实现了租户间彻底的网络隔离，各容器租户利用Openstack Neutron强大的SDN网络功能进行网络规划和配置，实现了租户内容器服务和虚拟机服务的互相访问。
Description
技术领域
本发明涉及云计算的技术领域，尤其涉及基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法、存储介质、电子设备。
背景技术
Kubernetes是Google开源的容器集群管理系统，其提供应用部署、维护、扩展机制等功能，利用Kubernetes能方便地管理跨机器运行容器化的应用，其主要功能包括使用Docker对应用程序包装、实例化、运行；以集群的方式运行、管理跨机器的容器；解决Docker跨机器容器之间的通讯问题；Kubernetes的自我修复机制使得容器集群总是运行在用户期望的状态。原生的Kubernetes可以通过namespace和network policy进行网络隔离，但这种隔离有限，租户不能对网络进行单独设置而是采用系统统一的配置，导致所有租户共用一个IP段、DNS、路由等。另外，原生Kubernetes仅提供了network policy的规则，并没有networkpolicy的实现，因此亟需一种能实现租户间彻底的网络隔离及各租户能够独立进行网络规划和配置的租户网络隔离方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实现租户间彻底的网络隔离、各容器租户能够独立进行网络规划和配置、实现在租户内容器服务和虚拟机服务互相访问的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法。
本发明提供基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，包括以下步骤：
创建租户，容器云平台的管理员选择Openstack租户，在所述容器云平台的Kubernetes集群中创建与所述Openstack租户对应的容器租户；
创建权限用户，Kuryr-controller监听Kubernetes集群中创建所述容器租户的事件，发送创建所述Openstack租户下权限用户的请求至Openstack；
创建CRD对象，Kuryr-controller创建CRD对象，并保存所述容器租户id、所述Openstack租户id、所述权限用户账号及密码；
管理Neutron信息，Controller将Kubernetes网络模型翻译为Openstack Neutron网络模型，生成Neutron信息，将Neutron信息发送至CNI Driver，所述Neutron信息包括IP、Mac、Gateway、DNS、网桥、MTU；
绑定Pod，CNI Driver通过所述Neutron信息将Kubernetes Pod与Neutron Port绑定。
进一步地，创建租户中，在所述容器租户中创建Namespace，建立所述Namespace与所述Openstack租户Network的关联，所述Namespace对应PodCIDR、ServiceCIDR、Gateway，分别建立所述PodCIDR、所述ServiceCIDR、所述Gateway与所述Network的Pod Subnet、Service Subnet、Gateway的关联。
进一步地，还包括步骤：建立GBP与Neutron关联，分别建立GBP的policy target、policy target group、12policy、13policy、policy rule set、network service policy与Openstack Neutron Port、Subnet、Network、Router、Security-group、Qos policy对应。
进一步地，管理Neutron信息中还包括：
监听Kubernetes资源，将Kubernetes集群的Namespace翻译为Openstack Neutron的Network和Subnet，将翻译的Openstack Neutron的Network和Subnet添加至Namespace对象的字段，建立Kubernetes集群的Pod与Openstack Neutron的Port的映射，将Port添加至对应的Policy Group，并将Port及Policy Group添加至Pod的字段，建立租户Service与Openstack Neutron的LBaaS服务的映射，将租户Service的虚拟IP与LBaaS的虚拟IP对应，将Endpoints映射为LoadBalancer的Members。
进一步地，管理Neutron信息中还包括：
管理Neutron Network资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新Namespace时，向Neutron申请所述新Namespace对应的Network，并根据所述新Namespace的CIDR和Gateway在对应的Network下创建对应的Subnet和Gateway，当Controller监听Kubernetes集群中删除Namespace时，向Neutron申请删除对应的Subnet、Network。
进一步地，管理Neutron信息中还包括：
管理Neutron Port资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新Pod时，向Neutron申请所述新Pod对应的Port，并将对应的Port添加至所述新Pod的字段，当Controller监听Pod被Scheduler调度时，向Neutron申请绑定当前节点对应的Port，当Controller监听Kubernetes集群中Pod正常退出时，向Neutron申请解绑和释放对应的Port；当Controller监听Kubernetes集群中Pod异常退出且Kubernetes集群中创建的新Pod被调度时，向Neutron申请解绑对应的Port；
管理Neutron LBaaS资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新租户Service时，向Neutron申请所述新租户Service对应的LoadBalancer，并将对应的LoadBalancer的虚拟IP添加至租户Service的字段；当Controller监听Service对应的Endpoints发生变化时，更新Service对应LoadBalancer的Members；当Controller监听Service被删除时，向Neutron申请回收LoadBalancer。
进一步地，绑定Pod具体为当Kubelet创建Pod时，调用CNI Driver，CNI Driver监听Pod等待用于绑定到br-int网桥的Neutron Port信息，并根据Neutron Port信息更新Pod的网卡，并将Pod的网卡绑定到当前节点上br-int网桥对应的Port，当Kubelet删除Pod时，CNI Driver解除Pod的网卡与当前节点上br-int网桥对应的Port的绑定。
进一步地，创建权限用户中，容器云平台配置admin权限用户，通过所述admin权限用户进行所述Openstack租户下权限用户的创建或删除。
一种电子设备，包括：处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，通过与Openstack租户对接，容器云平台中Kubernetes集群的容器租户实现了租户间彻底的网络隔离，各容器租户利用Openstack Neutron强大的SDN网络功能进行网络规划和配置，实现了租户内容器服务和虚拟机服务的互相访问。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法流程图；
图2为本发明实施例的租户对应关系示意图；
图3为本发明实施例的GBP与Neutron资源对应关系示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，如图1所示，包括以下步骤：
创建租户，容器云平台的管理员选择Openstack租户，在容器云平台的Kubernetes集群中创建与Openstack租户对应的容器租户。
如图2所示，容器云平台的一个容器租户对应Openstack的一个租户，Openstack的租户具体为project，容器租户为图2中Tenant；优选的，创建租户中，在容器租户中创建Namespace，每个容器租户中有若干个Namespace，建立Namespace与Openstack租户Network的关联，每个Namespace对应Openstack租户下的一个Network，Namespace对应PodCIDR、ServiceCIDR、Gateway，每个Namespace拥有一个PodCIDR和一个ServiceCIDR，容器云平台的每个Namespace拥有一个PodCIDR、一个ServiceCIDR、一个Gateway，分别对应Network下的2个Subnet和Subnet的Gateway；分别建立PodCIDR、ServiceCIDR、Gateway与Network的PodSubnet、ServiceSubnet、Gateway的关联。
创建权限用户，Kuryr-controller通过list&watch机制监听Kubernetes集群中创建容器租户的事件，发送创建Openstack租户下权限用户的请求至Openstack；由于kuryr-controller在指定bindinghostid创建port时需要使用admin权限的用户才能完成，优选的，创建权限用户中，容器云平台配置admin权限用户，通过admin权限用户进行Openstack租户下权限用户的创建或删除。
创建CRD对象，Kuryr-controller创建CRD对象，并保存容器租户id、Openstack租户id、权限用户账号及密码，本实施例中，CRD为Custom Resource Definition，CRD对象指的是CR Object，根据CRD创建CR。
管理Neutron信息，Controller将Kubernetes网络模型翻译为Openstack Neutron网络模型，生成Neutron信息，将Neutron信息发送至CNI Driver，Neutron信息包括IP、Mac、Gateway、DNS、网桥、MTU；本实施例中，采用Kubernetes注释的方式将Neutron信息发送至CNI Driver。优选的，管理Neutron信息中还包括：
Controller负责List&Watch Kubernetes集群Namespace、Pod、Service和Endpoints资源，将Kubernetes集群的Namespace翻译为Openstack Neutron的Network和Subnet，将翻译的Openstack Neutron的Network和Subnet添加至Namespace对象的字段，本实施例中，Namespace对象的字段包括注释，将翻译的Openstack Neutron的Network和Subnet添加至Namespace对象的注释字段，建立Kubernetes集群的Pod与OpenstackNeutron的Port的映射，将Port添加至对应的Policy Group，并将Port及Policy Group添加至Pod的字段，本实施例中，Pod的字段包括注释，将Port及Policy Group添加至Pod的注释字段，建立租户Service与Openstack Neutron的LBaaS服务的映射，将租户Service的虚拟IP与LBaaS的虚拟IP对应，将Endpoints映射为LoadBalancer的Members。
在一实施例中，优选的，管理Neutron信息中还包括：
管理Neutron Network资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新Namespace时，向Neutron申请新Namespace对应的Network，并根据新Namespace的CIDR和Gateway在对应的Network下创建对应的Subnet和Gateway，当Controller监听Kubernetes集群中删除Namespace时，向Neutron申请删除对应的Subnet、Network。
在一实施例中，优选的，管理Neutron信息中还包括：
管理Neutron Port资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新Pod时，向Neutron申请新Pod对应的Port，并将对应的Port添加至新Pod的字段，本实施例中，Pod的字段包括注释，将对应的Port添加至新Pod的注释字段，当Controller监听Pod被Scheduler调度时，向Neutron申请绑定当前节点对应的Port，当Controller监听Kubernetes集群中Pod正常退出时，向Neutron申请解绑和释放对应的Port；当Controller监听Kubernetes集群中Pod异常退出且Kubernetes集群中创建的新Pod被调度时，向Neutron申请解绑对应的Port；
管理Neutron LBaaS资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新租户Service时，向Neutron申请新租户Service对应的LoadBalancer，并将对应的LoadBalancer的虚拟IP添加至租户Service的字段；本实施例中，租户Service的字段包括注释，将对应的LoadBalancer的虚拟IP添加至租户Service的注释字段，当Controller监听Service对应的Endpoints发生变化时，更新Service对应LoadBalancer的Members；当Controller监听Service被删除时，向Neutron申请回收LoadBalancer。
绑定Pod，CNI Driver通过Neutron信息将Kubernetes Pod与Neutron Port绑定。本实施例中，CNI Driver完全独立于Neutron，通过控制面能够获取到绑定Pod至宿主机br-int网桥所需要的全部信息，即Neutron Port信息，优选的，绑定Pod具体为当Kubelet创建Pod时，调用CNI Driver，CNI Driver通过List&Watch机制监听Pod等待用于绑定到br-int网桥的Neutron Port信息，当Pod上有Neutron Port信息时，表示Controller已经成功向Neutron申请绑定该Port，并且Pod所在节点上的Neutron-agent已经成功在当前节点所在的OVS上创建了对应的Port，并将流表信息刷入该OVS网桥，CNI Driver根据Neutron Port信息更新Pod的网卡，并将Pod的网卡绑定到当前节点上br-int网桥对应的Port，当Kubelet删除Pod时，CNI Driver解除Pod的网卡与当前节点上br-int网桥对应的Port的绑定。
在一实施例中，由于用户系统引入GBP给应用提供网络模型，因此容器云平台需要结合GBP给容器提供网络资源。如图3所示，优选的，建立GBP与Neutron关联，分别建立GBP的policy target、policy target group、12policy、13 policy、policy rule set、networkservice policy与Openstack Neutron Port、Subnet、Network、Router、Security-group、Qos policy对应。GBP为Group Based Policy，基于组的策略，为OpenStack提供声明策略模型，给用户提供面向应用的接口。GBP通过网络端点(network endpoint)组和策略(policy)组成的模型，抽象应用管理员或应用开发者所描述的网络连通性的需求。GBP为Openstack提供了一套面向应用层的API模型，并通过与Openstack网络资源的映射来完成覆盖传统的网络功能。
应当理解，一种电子设备，包括：处理器；存储器；以及程序，其中程序被存储在存储器中，并且被配置成由处理器执行，程序包括用于执行基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法也属于本发明保护；一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法也属于本发明保护。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：
创建租户，容器云平台的管理员选择Openstack租户，在所述容器云平台的Kubernetes集群中创建与所述Openstack租户对应的容器租户；
创建权限用户，Kuryr-controller监听Kubernetes集群中创建所述容器租户的事件，发送创建所述Openstack租户下权限用户的请求至Openstack；
创建CRD对象，Kuryr-controller创建CRD对象，并保存所述容器租户id、所述Openstack租户id、所述权限用户账号及密码；
管理Neutron信息，Controller将Kubernetes网络模型翻译为Openstack Neutron网络模型，生成Neutron信息，将Neutron信息发送至CNI Driver，所述Neutron信息包括IP、Mac、Gateway、DNS、网桥、MTU；
绑定Pod，CNI Driver通过所述Neutron信息将Kubernetes Pod与Neutron Port绑定。
2.如权利要求1所述的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于：创建租户中，在所述容器租户中创建Namespace，建立所述Namespace与所述Openstack租户Network的关联，所述Namespace对应PodCIDR、ServiceCIDR、Gateway，分别建立所述PodCIDR、所述ServiceCIDR、所述Gateway与所述Network的Pod Subnet、Service Subnet、Gateway的关联。
3.如权利要求1所述的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于，还包括步骤：建立GBP与Neutron关联，分别建立GBP的policy target、policy target group、12policy、13policy、policy rule set、network service policy与Openstack NeutronPort、Subnet、Network、Router、Security-group、Qos policy对应。
4.如权利要求2所述的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于，管理Neutron信息中还包括：
监听Kubernetes资源，将Kubernetes集群的Namespace翻译为Openstack Neutron的Network和Subnet，将翻译的Openstack Neutron的Network和Subnet添加至Namespace对象的字段，建立Kubernetes集群的Pod与Openstack Neutron的Port的映射，将Port添加至对应的Policy Group，并将Port及Policy Group添加至Pod的字段，建立租户Service与Openstack Neutron的LBaaS服务的映射，将租户Service的虚拟IP与LBaaS的虚拟IP对应，将Endpoints映射为LoadBalancer的Members。
5.如权利要求4所述的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于，管理Neutron信息中还包括：
管理Neutron Network资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新Namespace时，向Neutron申请所述新Namespace对应的Network，并根据所述新Namespace的CIDR和Gateway在对应的Network下创建对应的Subnet和Gateway，当Controller监听Kubernetes集群中删除Namespace时，向Neutron申请删除对应的Subnet、Network。
6.如权利要求5所述的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于，管理Neutron信息中还包括：
管理Neutron Port资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新Pod时，向Neutron申请所述新Pod对应的Port，并将对应的Port添加至所述新Pod的字段，当Controller监听Pod被Scheduler调度时，向Neutron申请绑定当前节点对应的Port，当Controller监听Kubernetes集群中Pod正常退出时，向Neutron申请解绑和释放对应的Port；当Controller监听Kubernetes集群中Pod异常退出且Kubernetes集群中创建的新Pod被调度时，向Neutron申请解绑对应的Port；
管理Neutron LBaaS资源，当Controller监听Kubernetes集群中创建新租户Service时，向Neutron申请所述新租户Service对应的LoadBalancer，并将对应的LoadBalancer的虚拟IP添加至租户Service的字段；当Controller监听Service对应的Endpoints发生变化时，更新Service对应LoadBalancer的Members；当Controller监听Service被删除时，向Neutron申请回收LoadBalancer。
7.如权利要求6所述的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于：绑定Pod具体为当Kubelet创建Pod时，调用CNI Driver，CNI Driver监听Pod等待用于绑定到br-int网桥的Neutron Port信息，并根据Neutron Port信息更新Pod的网卡，并将Pod的网卡绑定到当前节点上br-int网桥对应的Port，当Kubelet删除Pod时，CNI Driver解除Pod的网卡与当前节点上br-int网桥对应的Port的绑定。
8.如权利要求1所述的基于Kubernetes网络的租户网络隔离方法，其特征在于：创建权限用户中，容器云平台配置admin权限用户，通过所述admin权限用户进行所述Openstack租户下权限用户的创建或删除。
9.一种电子设备，其特征在于包括：处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行权利要求1-8中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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