Cilium

​Cilium 是一个基于 eBPF 和 XDP 的高性能容器网络方案，代码开源在 https://github.com/cilium/cilium。其主要功能特性包括
安全上，支持 L3/L4/L7 安全策略，这些策略按照使用方法又可以分为
基于身份的安全策略（security identity）
基于 CIDR 的安全策略
基于标签的安全策略
网络上，支持三层平面网络（flat layer 3 network），如
覆盖网络（Overlay），包括 VXLAN 和 Geneve 等
Linux 路由网络，包括原生的 Linux 路由和云服务商的高级网络路由等
提供基于 BPF 的负载均衡
提供便利的监控和排错能力
eBPF 和 XDP
eBPF（extended Berkeley Packet Filter）起源于BPF，它提供了内核的数据包过滤机制。BPF的基本思想是对用户提供两种SOCKET选项：SO_ATTACH_FILTER和SO_ATTACH_BPF，允许用户在sokcet上添加自定义的filter，只有满足该filter指定条件的数据包才会上发到用户空间。SO_ATTACH_FILTER插入的是cBPF代码，SO_ATTACH_BPF插入的是eBPF代码。eBPF是对cBPF的增强，目前用户端的tcpdump等程序还是用的cBPF版本，其加载到内核中后会被内核自动的转变为eBPF。Linux 3.15 开始引入 eBPF。其扩充了 BPF 的功能，丰富了指令集。它在内核提供了一个虚拟机，用户态将过滤规则以虚拟机指令的形式传递到内核，由内核根据这些指令来过滤网络数据包。
XDP（eXpress Data Path）为Linux内核提供了高性能、可编程的网络数据路径。由于网络包在还未进入网络协议栈之前就处理，它给Linux网络带来了巨大的性能提升。XDP 看起来跟 DPDK 比较像，但它比 DPDK 有更多的优点，如
无需第三方代码库和许可
同时支持轮询式和中断式网络
无需分配大页
无需专用的CPU
无需定义新的安全网络模型
当然，XDP的性能提升是有代价的，它牺牲了通用型和公平性：（1）不提供缓存队列（qdisc），TX设备太慢时直接丢包，因而不要在RX比TX快的设备上使用XDP；（2）XDP程序是专用的，不具备网络协议栈的通用性。
部署
版本要求
Linux Kernel >= 4.8 （推荐 4.9.17 LTS）
KV 存储（etcd >= 3.1.0 或 consul >= 0.6.4）
Kubernetes Cluster
1
# mount BPF filesystem on all nodes
2
$ mount bpffs /sys/fs/bpf -t bpf
3
​
4
$ wget https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/doc-1.0/examples/kubernetes/1.10/cilium.yaml
5
$ vim cilium.yaml
6
[adjust the etcd address]
7
​
8
$ kubectl create -f ./cilium.yaml
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minikube
1
minikube start --network-plugin=cni --bootstrapper=localkube --memory=4096 --extra-config=apiserver.Authorization.Mode=RBAC
2
kubectl create clusterrolebinding kube-system-default-binding-cluster-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:default
3
kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/HEAD/examples/kubernetes/addons/etcd/standalone-etcd.yaml
4
kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/HEAD/examples/kubernetes/1.10/cilium.yaml
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Istio
1
# cluster clusterrolebindings
2
kubectl create clusterrolebinding kube-system-default-binding-cluster-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:default
3
# etcd
4
kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/HEAD/examples/kubernetes/addons/etcd/standalone-etcd.yaml
5
​
6
# cilium
7
curl -s https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/HEAD/examples/kubernetes/1.10/cilium.yaml | \
8
  sed -e 's/sidecar-http-proxy: "false"/sidecar-http-proxy: "true"/' | \
9
  kubectl create -f -
10
​
11
# Istio
12
curl -L https://git.io/getLatestIstio | sh -
13
ISTIO_VERSION=$(curl -L -s https://api.github.com/repos/istio/istio/releases/latest | jq -r .tag_name)
14
cd istio-${ISTIO_VERSION}
15
cp bin/istioctl /usr/local/bin
16
​
17
# Patch with cilium pilot
18
sed -e 's,docker\.io/istio/pilot:,docker.io/cilium/istio_pilot:,' \
19
      < install/kubernetes/istio.yaml | \
20
      kubectl create -f -
21
​
22
# Configure Istio’s sidecar injection to use Cilium’s Docker images for the sidecar proxies
23
kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/HEAD/examples/kubernetes-istio/istio-sidecar-injector-configmap-release.yaml
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安全策略
TCP 策略：
1
apiVersion: "cilium.io/v2"
2
kind: CiliumNetworkPolicy
3
description: "L3-L4 policy to restrict deathstar access to empire ships only"
4
metadata:
5
  name: "rule1"
6
spec:
7
  endpointSelector:
8
    matchLabels:
9
      org: empire
10
      class: deathstar
11
  ingress:
12
  - fromEndpoints:
13
    - matchLabels:
14
        org: empire
15
    toPorts:
16
    - ports:
17
      - port: "80"
18
        protocol: TCP
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CIDR 策略
1
apiVersion: "cilium.io/v2"
2
kind: CiliumNetworkPolicy
3
metadata:
4
  name: "cidr-rule"
5
spec:
6
  endpointSelector:
7
    matchLabels:
8
      app: myService
9
  egress:
10
  - toCIDR:
11
    - 20.1.1.1/32
12
  - toCIDRSet:
13
    - cidr: 10.0.0.0/8
14
      except:
15
      - 10.96.0.0/12
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L7 HTTP 策略：
1
apiVersion: "cilium.io/v2"
2
kind: CiliumNetworkPolicy
3
description: "L7 policy to restrict access to specific HTTP call"
4
metadata:
5
  name: "rule1"
6
spec:
7
  endpointSelector:
8
    matchLabels:
9
      org: empire
10
      class: deathstar
11
  ingress:
12
  - fromEndpoints:
13
    - matchLabels:
14
        org: empire
15
    toPorts:
16
    - ports:
17
      - port: "80"
18
        protocol: TCP
19
      rules:
20
        http:
21
        - method: "POST"
22
          path: "/v1/request-landing"
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监控
​microscope 汇集了所有 Nodes 的监控数据（从 cilium monitor 获取）。使用方法为：
1
$ kubectl apply -f
2
https://github.com/cilium/microscope/blob/master/docs/microscope.yaml
3
$ kubectl exec -n kube-system microscope -- microscope -h
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参考资料
​Cilium documentation​

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