Rego 不好用？用 Pipy 实现 OPA
还不知道 Pipy 是什么的同学可以看下 GitHub 。
Pipy 是一个轻量级、高性能、高稳定、可编程的网络代理。Pipy 核心框架使用 C++ 开发，网络 IO 采用 ASIO 库。 Pipy 的可执行文件仅有 5M 左右，运行期的内存占用 10M 左右，因此 Pipy 非常适合做 Sidecar proxy。
Pipy 内置了自研的 pjs 作为脚本扩展，使得Pipy 可以用 JS 脚本根据特定需求快速定制逻辑与功能。
Pipy 采用了模块化、链式的处理架构，用顺序执行的模块来对网络数据块进行处理。这种简单的架构使得 Pipy 底层简单可靠，同时具备了动态编排流量的能力，兼顾了简单和灵活。通过使用 REUSE_PORT 的机制（主流 Linux 和 BSD 版本都支持该功能），Pipy 可以以多进程模式运行，使得 Pipy 不仅适用于 Sidecar 模式，也适用于大规模的流量处理场景。 在实践中，Pipy 独立部署的时候用作“软负载”，可以在低延迟的情况下，实现媲美硬件的负载均衡吞吐能力，同时具有灵活的扩展性。
在玩过几次 Pipy 并探究其工作原理后，又有了更多的想法。
在使用OPA的时候，一直觉得Rego不是那么顺手，使用pipy js来写规则的想法油然而生。今天就一起试试这个思路。果然，不试不知道，一试发现太多的惊喜～Pipy不止于“代理”，更有很多可以适用的场景：
- 极小的单一可执行文件（single binary）使得 pipy 可能是最好的 “云原生 sidecar”
- sidecar 不仅仅是代理，还可以做控制器，做运算单元
- proxy 的串路结构适合各种管控类的操作，比如访问控制
- Pipy js 的扩展能力和快速编程能力，很适合做 “规则引擎”，或者用最近流行的说法 “云原生的规则引擎”。对比 OPA 我认为它完全够格做一个 “羽量级规则执行引擎”
现在我更倾向于定义 pipy 是一个 “云原生的流量编程框架”，代理只是其底层的核心能力，叠加了 pipy js 以后，上层可以做的事情很多，“流量滋养万物”。
在 使用 Open Policy Agent 实现可信镜像仓库检查 之后，就在想 Pipy 是否一样可以做到，将内核替换成 Pipy + 规则。所以今天大部分内容和上面这篇是相似的。
来，一起看看这个“不务正业”的 Pipy 如何实现 Kubernetes 的准入控制器 来做镜像的检查。
环境
继续使用 minikube
minikube start
创建部署 Pipy 的命名空间
kubectl create namespace pipy
kubens pipy
kubectl label ns pipy pipy/webhook=ignore #后面解释
规则
在 OPA 中，通过 kube-mgmt 容器监控 configmap 的改动，将 Policy 推送到同 pod 的 opa 容器中。
对于 Pipy 为了渐变，直接使用挂载的方式将保存了规则的 configmap 挂载到 Pipy
的容器中。
实际的使用中，Pipy 支持轮训的方式检查控制平面中规则的变更，并实时加载；也可以实现与 OPA 的 kube-mgmt 同样的逻辑。
实现了上一讲功能的 pipy 规则如下：
cat > pipy-rule.js <<EOF
pipy({
_repoPrefix: '192.168.64.1', //192.168.64.1:5000 是笔者本地容器运行的一个私有仓库。
_tagSuffix: ':latest',
})
.listen(6443, {
tls: {
cert: os.readFile('/certs/tls.crt').toString(),
key: os.readFile('/certs/tls.key').toString(),
},
})
.decodeHttpRequest()
.replaceMessage(
msg => (
((req, result, invalids, reason) => (
req = JSON.decode(msg.body),
invalids = req.request.object.spec.containers.find(container => (
(!container.image.startsWith(_repoPrefix) ? (
reason = `${container.image} repo not start with ${_repoPrefix}`,
console.log(reason),
true
) : (false))
||
(container.image.endsWith(_tagSuffix) ? (
reason = `${container.image} tag end with ${_tagSuffix}`,
console.log(reason),
true
) : (false)
))),
invalids != undefined ? (
result = {
"apiVersion": "admission.k8s.io/v1beta1",
"kind": "AdmissionReview",
"response": {
"allowed": false,
"uid": req.request.uid,
"status": {
"reason": reason,
},
},
}
) : (
result = {
"apiVersion": "admission.k8s.io/v1beta1",
"kind": "AdmissionReview",
"response": {
"allowed": true,
"uid": req.request.uid
},
}
),
console.log(JSON.encode(result)),
new Message({
'status' : 200,
'headers': {
'Content-Type': 'application/json'
}
}, JSON.encode(result))
))()
)
)
.encodeHttpResponse()
EOF
将规则保存在 configmap 中：
kubectl create configmap pipy-rule --from-file=pipy-rule.js
在 Kubernetes 上部署 Pipy
Kubernetes 与准入控制器（Admission Controller）的通信需要使用 TLS。配置 TLS，使用 openssl 创建证书颁发机构（certificate authority CA）和 OPA 的证书/秘钥对。
openssl genrsa -out ca.key 2048
openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -days 100000 -out ca.crt -subj "/CN=admission_ca"
为 OPA 创建 TLS 秘钥和证书：
cat >server.conf <<EOF
[req]
req_extensions = v3_req
distinguished_name = req_distinguished_name
prompt = no
[req_distinguished_name]
CN = pipy.pipy.svc
[ v3_req ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
extendedKeyUsage = clientAuth, serverAuth
subjectAltName = @alt_names
[alt_names]
DNS.1 = pipy.pipy.svc
EOF
注意
CN和alt_names必须与后面创建 Pipy service 的匹配。
openssl genrsa -out server.key 2048
openssl req -new -key server.key -out server.csr -config server.conf
openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -days 100000 -extensions v3_req -extfile server.conf
为 OPA 创建保存 TLS 凭证的 Secret：
kubectl create secret tls pipy-server --cert=server.crt --key=server.key
将 Pipy 部署为准入控制器（admission controller）。为了方便调试，我们使用启动 Pipy 的时候打开了控制台。
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
name: pipy
namespace: pipy
spec:
selector:
app: pipy
ports:
- name: https
protocol: TCP
port: 443
targetPort: 6443
- name: gui # 方便调试
protocol: TCP
port: 6060
targetPort: 6060
- name: http
protocol: TCP
port: 6080
targetPort: 6080
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: pipy
namespace: pipy
name: pipy
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: pipy
template:
metadata:
labels:
app: pipy
name: pipy
spec:
containers:
- name: pipy
image: pipy:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
args:
- "pipy"
- "/opt/data/pipy-rule.js"
- "--gui-port=6060" # 方便调试
# - "--log-level=debug"
ports:
- name: gui
containerPort: 6060
protocol: TCP
- name: http
containerPort: 6080
protocol: TCP
- name: https
containerPort: 6443
protocol: TCP
volumeMounts:
- readOnly: true
mountPath: /certs
name: pipy-server
- readOnly: false
mountPath: /opt/data
name: pipy-rule
volumes:
- name: pipy-server
secret:
secretName: pipy-server
- name: pipy-rule
configMap:
name: pipy-rule
暴露控制台的访问：
kubectl expose deploy pipy --name pipy-node --type NodePort
kubectl get svc pipy-port
minikube service --url pipy-node -n pipy
# 找到控制台端口
接下来，生成将用于将 Pipy 注册为准入控制器的 manifest。
cat > webhook-configuration.yaml <<EOF
kind: ValidatingWebhookConfiguration
apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1beta1
metadata:
name: pipy-validating-webhook
webhooks:
- name: validating-webhook.pipy.flomesh-io.cn
namespaceSelector:
matchExpressions:
- key: pipy/webhook
operator: NotIn
values:
- ignore
rules:
- operations: ["CREATE", "UPDATE"]
apiGroups: ["*"]
apiVersions: ["*"]
resources: ["pods"]
clientConfig:
caBundle: $(cat ca.crt | base64 | tr -d '\n')
service:
namespace: pipy
name: pipy
EOF
生成的配置文件包含 CA 证书的 base64 编码，以便可以在 Kubernetes API 服务器和 OPA 之间建立 TLS 连接。
kubectl apply -f webhook-configuration.yaml
测试
pod-bad-repo.yaml:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
creationTimestamp: null
labels:
run: web-server
name: web-server
namespace: default
spec:
containers:
- image: nginx:1.21.1
name: web-server
resources: {}
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
kubectl apply -f pod-bad-repo.yaml
Error from server (nginx:1.21.1 repo not start with 192.168.64.1): error when creating "pod-bad-repo.yaml": admission webhook "validating-webhook.pipy.flomesh-io.cn" denied the request: nginx:1.21.1 repo not start with 192.168.64.1
pod-bad-tag.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
creationTimestamp: null
labels:
run: web-server
name: web-server
namespace: default
spec:
containers:
- image: 192.168.64.1:5000/nginx:latest
name: web-server
resources: {}
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
kubectl apply -f pod-bad-tag.yaml
Error from server (192.168.64.1:5000/nginx:latest tag end with :latest): error when creating "pod-bad-tag.yaml": admission webhook "validating-webhook.pipy.flomesh-io.cn" denied the request: 192.168.64.1:5000/nginx:latest tag end with :latest
pod-ok.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
creationTimestamp: null
labels:
run: web-server
name: web-server
namespace: default
spec:
containers:
- image: 192.168.64.1:5000/nginx:1.21.1
name: web-server
resources: {}
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
kubectl apply -f pod-ok.yaml
pod/web-server created
总结
OPA 哪哪都好，唯一缺点就是其引进的 Rego 语言抬高了使用的门槛。而 Pipy 的规则是通过 JavaScrip 来编写的，前端的同学一样可以完成规则的编写。完全替代可能夸张了一些，但确实在部分场景下可以替代 OPA。
玩到这里，你会发现有了规则，加上功能强大的过滤器（现在我喜欢叫他们 Hook 了），Pipy 的可玩性非常强。
比如OPA: Kubernetes 准入控制策略 Top 5，比如…。大胆的想象吧。
想写一个系列，就叫“如何把 Pipy 玩坏”？
