标签：warden cloud foundry iptables 网络
在Cloud Foundry v2版本中，该平台使用warden技术来实现用户应用实例运行的资源控制与隔离。
简要的介绍下warden，就是dea_ng如果需要运行用户应用实例（本文暂不考虑warden container提供staging打包环境），则发送相应请求给warden server，由warden server来创建warden container，并在warden container内部运行应用实例，而warden container的具体实现中使用cgroups等内核虚拟化技术，保证了container内进程组的资源控制与隔离。warden的架构与实现可以参考我的博文：Cloud Foundry中warden的架构与实现。
warden container的功能可以认为与传统的虚拟机类似，只是传统的虚拟机通过Hypervisor等技术来实现资源的控制与隔离，而warden container通过虚拟化内核来达到该目的。而在网络方面，warden container技术创建出一块虚拟网卡，专门供warden container内部使用，另外为warden container内部的虚拟网卡在warden server所在的宿主机上也配对了一块虚拟网卡，充当container的外部网关。仅仅创建出两块虚拟网卡，原则上可以保证物理上的“连通”，但是却很难做到网络间通信的“联通”，故在物理资源以及虚拟物理资源完备的情况，warden server在宿主机上通过iptables设计并添加了多条规则，保证整个网络的通信可以满足warden container的要求，同时又不影响宿主机的通信。
以下是warden server所在宿主机的物理环境、iptables所在的网络层、操作系统、用户应用层之间的关系图：
function setup_filter() {
teardown_filter
# Create or flush forward chain
iptables -N ${filter_forward_chain} 2> /dev/null || iptables -F ${filter_forward_chain}
iptables -A ${filter_forward_chain} -j DROP
# Create or flush default chain
iptables -N ${filter_default_chain} 2> /dev/null || iptables -F ${filter_default_chain}
# Always allow established connections to warden containers
iptables -A ${filter_default_chain} -m conntrack --ctstate ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
for n in ${ALLOW_NETWORKS}; do
if [ "$n" == "" ]
then
break
fi
iptables -A ${filter_default_chain} --destination "$n" --jump RETURN
done
for n in ${DENY_NETWORKS}; do
if [ "$n" == "" ]
then
break
fi
iptables -A ${filter_default_chain} --destination "$n" --jump DROP
done
iptables -A ${filter_default_chain} --jump REJECT
# Accept packets related to previously established connections
iptables -I INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED --jump ACCEPT -m comment --comment 'related-traffic'
# Reject traffic from containers to host
if [ "$ALLOW_HOST_ACCESS" != "true" ]; then
iptables -A INPUT -s ${POOL_NETWORK} --jump REJECT -m comment --comment 'block-traffic-to-host'
fi
# Forward outbound traffic via ${filter_forward_chain}
iptables -A FORWARD -i w-+ --jump ${filter_forward_chain}
# Forward inbound traffic immediately
default_interface=$(ip route show | grep default | cut -d' ' -f5 | head -1)
iptables -I ${filter_forward_chain} -i $default_interface --jump ACCEPT
}
# Always allow established connections to warden containers
iptables -A ${filter_default_chain} -m conntrack --ctstate ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT 由注释可以发现，该规则添加在filter_default_chain链中，当匹配条件为：该数据包表示为是在已建立的连接上传输时，对该数据包采取ACCEPT操作。该规则从功能的角度很好理解，也就是：假如warden container内部发起一个请求，向外建立一个连接，则在该连接上返回数据包时，始终接受这样的数据包。然而，我始终对该规则的底层实现，抱有很大的疑惑。待下文分析了更多的warden 网络背景知识之后，再进行进一步的阐述。 # Accept packets related to previously established connections
iptables -I INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED --jump ACCEPT -m comment --comment 'related-traffic'
# Reject traffic from containers to host
if [ "$ALLOW_HOST_ACCESS" != "true" ]; then
iptables -A INPUT -s ${POOL_NETWORK} --jump REJECT -m comment --comment 'block-traffic-to-host'
fi # Forward outbound traffic via ${filter_forward_chain}
iptables -A FORWARD -i w-+ --jump ${filter_forward_chain}
# Forward inbound traffic immediately
default_interface=$(ip route show | grep default | cut -d' ' -f5 | head -1)
iptables -I ${filter_forward_chain} -i $default_interface --jump ACCEPT 其中第一条规则表示：对于从网络设备接口名字为‘w-+’（正则表达式，也就是为warden container而虚拟出的虚拟网卡的设备名字）发来，同时又需要执行转发工作的数据包，将该数据包跳转至filter_forward_chain链。这样保证了，所有从warden container发出，又不是发往宿主机的网卡的数据包，进入FORWARD链后直接进入filter_forward_chain链。function setup_nat() {
teardown_nat
# Create prerouting chain
iptables -t nat -N ${nat_prerouting_chain} 2> /dev/null || true
# Bind chain to PREROUTING
(iptables -t nat -S PREROUTING | grep -q "\-j ${nat_prerouting_chain}\b") ||
iptables -t nat -A PREROUTING --jump ${nat_prerouting_chain}
# Bind chain to OUTPUT (for traffic originating from same host)
(iptables -t nat -S OUTPUT | grep -q "\-j ${nat_prerouting_chain}\b") ||
iptables -t nat -A OUTPUT --out-interface "lo" --jump ${nat_prerouting_chain}
# Create postrouting chain
iptables -t nat -N ${nat_postrouting_chain} 2> /dev/null || true
# Bind chain to POSTROUTING
(iptables -t nat -S POSTROUTING | grep -q "\-j ${nat_postrouting_chain}\b") ||
iptables -t nat -A POSTROUTING --jump ${nat_postrouting_chain}
# Enable NAT for traffic coming from containers
(iptables -t nat -S ${nat_postrouting_chain} | grep -q "\-j SNAT\b") ||
iptables -t nat -A ${nat_postrouting_chain} --source ${POOL_NETWORK} --jump SNAT --to $(external_ip)
}
该部分的内容比较容易理解：
1.首先创建nat_prerouting_chain 链，随后将所有的PREROUTING链中的数据包都跳转至nat_prerouting_chain；
2.随后将链绑定在nat_prerouting_chain上，保证通过lo网络设备的数据包，都跳转到该链；
3.创建nat_postrouting_chain链，保证将默认的POSTROUTING链中的所有数据包都跳转至创建的该链；
4.为从warden container中发出的数据包都采取SNAT处理，使得数据包的源IP都替换为warden server宿主机的IP。
其实在完成以上这两步之后，还执行了以下代码：
# Enable forwarding echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
前篇分析的是，warden server启动的时候，对warden server所在的宿主机进行的iptbales设置，在整个过程中，不涉及任何的container。而这一章节，将介绍分析warden server在启动某个具体warden container的时候，再对warden server所在的宿主机设置iptables规则。该文件地址如下：warden/warden/root/linux/skeleton/net.sh。
首先分析setup_filter方法，源码如下：
function setup_filter() {
teardown_filter
# Create instance chain
iptables -N ${filter_instance_chain}
iptables -A ${filter_instance_chain} --goto ${filter_default_chain}
# Bind instance chain to forward chain
iptables -I ${filter_forward_chain} 2 --in-interface ${network_host_iface} --goto ${filter_instance_chain}
# Create instance log chain
iptables -N ${filter_instance_log_chain}
iptables -A ${filter_instance_log_chain} -p tcp -m conntrack --ctstate NEW,UNTRACKED,INVALID -j LOG --log-prefix "${filter_instance_chain} "
iptables -A ${filter_instance_log_chain} --jump RETURN
}
1. 该方法创建了关于instance的链，随后，将该warden container instance链内的所有数据包都跳至filter_default_chain，也就是在前一章节中提到的filter_default_chain；
2.绑定该warden container instance的FORWARD链至filter_foward链，也就是说，所有进入filter_foward_chain的数据包，根据数据包从哪个网络接口设备来，进入相应的filter_instance_chain链。也就是说，从network_host_iface网络设备“接收”到的数据包(network_host_iface即为network_container_iface="w-${id}-1")，都转至filter_instance_chain。
3.创建log chain。
在创建warden container的时候，也会设置nat，源码如下：
function setup_nat() {
teardown_nat
# Create instance chain
iptables -t nat -N ${nat_instance_chain}
# Bind instance chain to prerouting chain
iptables -t nat -A ${nat_prerouting_chain} --jump ${nat_instance_chain}
}
使得Cloud Foundry内warden container的用户应用实例可以为外部提供web服务，那么warden container和warden server所在宿主机进行一个端口映射操作，也就是warden server提供的net_in接口，真正的执行部分，即为创建容器的该net.sh文件中的in参数执行。
以下是net_in具体操作的源码实现：
"in")
if [ -z "${HOST_PORT:-}" ]; then
echo "Please specify HOST_PORT..." 1>&2
exit 1
fi
if [ -z "${CONTAINER_PORT:-}" ]; then
echo "Please specify CONTAINER_PORT..." 1>&2
exit 1
fi
iptables -t nat -A ${nat_instance_chain} --protocol tcp --destination "${external_ip}" --destination-port "${HOST_PORT}" --jump DNAT --to-destination "${network_container_ip}:${CONTAINER_PORT}"
;;
以上便是对Cloud Foundry v2中warden的网络设计之iptables规则制定，做了简要的分析。然而，在这之中，有很多的设计仅仅是留了接口，并未真正实现。
另，感谢浙江大学VLIS实验室的实习生高相林的共同研究。
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这篇文档更多出于我本人的理解，肯定在一些地方存在不足和错误。希望本文能够对接触Cloud Foundry v2中warden模块的人有些帮助，如果你对这方面感兴趣，并有更好的想法和建议，也请联系我。
我的邮箱：shlallen@zju.edu.cnCloud Foundry中warden的网络设计实现——iptable规则配置,布布扣,bubuko.com
Cloud Foundry中warden的网络设计实现——iptable规则配置
标签：warden cloud foundry iptables 网络
原文地址：http://blog.csdn.net/shlazww/article/details/38687113
