k8s Webhook 使用java springboot实现webhook 学习总结

大纲

基础概念
准入控制器（Admission Controllers）
ValidatingWebhookConfiguration 与 MutatingWebhookConfiguration
准入检查（AdmissionReview）
使用Springboot实现k8s-Webhook
证书创建
创建MutatingWebhookConfiguration 资源
java代码编写
测试部署Pod
将Webhook部署在k8s集群内部

基础概念

Webhook就是一种HTTP回调，很多软件都支持webhook,例如 以前的文章中提到的graylog 也可以使用webhook进行通知。kubernetes也支持Webhook，例如istio就是通过 Mutating webhooks 来自动将Envoy这个 sidecar 容器注入到 Pod 中去的。

kubernetes利用webhook可以实现类似Java Web Filter的功能，拦截对资源的操作请求。将操作增强或者拦截验证

例如
创建一个Pod,可以对这个操作添加额外的配置，比如添加标签，添加容器，添加挂载等，或者验证Pod操作是不是满足某些要求，不满足则不执行等

kubernetes实现Webhook主要是利用的 动态准入控制 实现

准入控制器

kubernetes 支持多种准入控制器例如：

LimitRanger
NamespaceExists
NodeRestriction
…略详细见准入控制器
MutatingAdmissionWebhook
ValidatingAdmissionWebhook

准入控制过程分为两个阶段

第一阶段，运行变更准入控制器。
第二阶段，运行验证准入控制器。

注意：某些控制器既是变更准入控制器又是验证准入控制器。

利用 –enable-admission-plugins 可以添加准入控制器，多个控制器使用,号分开

在这里插入图片描述

--disable-admission-plugins 配置可以关闭控制器

MutatingAdmissionWebhook & ValidatingAdmissionWebhook 准入控制器

要实现kubernetes的webhook主要是 MutatingAdmissionWebhook 与 ValidatingAdmissionWebhook 这两个准入控制器

ValidatingAdmissionWebhook准入控制器 主要作用就是对操作做验证性质的准入
MutatingAdmissionWebhook准入控制器 主要作用就是对操作做修改性质的准入

例如：
想在操作资源之前进行修改（Mutating Webhook），比如增加Container或者修改部署的一些属性
想在操作资源之前进行校验（Validating Webhook），不满足条件的资源直接拒绝并给出相应信息

整体的执行流程如下图

在这里插入图片描述

本次测试的k8s 集群版本1.17默认是开启了MutatingAdmissionWebhook 与 ValidatingAdmissionWebhook 准入控制器，如果未开启需要添加这两个控制

在master节点的 /etc/kubernetes/manifests文件夹下修改 kube-apiserver.yaml后 api-server会自动重启

在这里插入图片描述

ValidatingWebhookConfiguration 与 MutatingWebhookConfiguration

前面提到的MutatingAdmissionWebhook & ValidatingAdmissionWebhook 准入控制器作用是开启准入的webhook调用。但如何调用，哪些资源允许调用则是由ValidatingWebhookConfiguration 与 MutatingWebhookConfiguration来配置

以MutatingWebhookConfiguration为例，可以配置如下条件

请求webhook服务的地址路径
匹配的k8s资源类型
…略

以下是一个简单的MutatingWebhookConfiguration配置文件

apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1
kind: MutatingWebhookConfiguration #类型
metadata: name: my-test-webhook1 #创建MutatingWebhookConfiguration 的名称
webhooks:
- admissionReviewVersions:  #指定可接受的 AdmissionReview 对象版本 这里支持v1beta1 v1- v1beta1- v1clientConfig:# CA根证书内容 需要base64编码caBundle: JBRUN3YR..# 只支持https请求# 配置k8s webhook准入器调用的 webhook服务地址（部署在k8s集群外部）url: "https://webhooktest.liuyijiang.com/mutate/v1"  #webhook web服务访问的地址# 注意 url和service不能同时存在# webhook服务部署在k8s集群内部可以使用service的方式访问# service请求域名为 <servicename>.<namespace>.svcservice:namespace: my-namespacename: my-webhookpath: /mutate/v1  #指定请求地址port: 443  #端口默认是443可以不配置failurePolicy: FailmatchPolicy: Exact #精确匹配name: webhooktest.liuyijiang.com #名称随意但是必须是域名格式namespaceSelector:matchLabels:my-web-inject: enabled  #必须匹配标签为my-web-inject=enabled的命名空间内的资源才会被拦截rules:- apiGroups:- ""apiVersions: #匹配的版本- v1operations:  #拦截CREATE操作- CREATEresources:  #拦截执行类型是pod- podsscope: '*'  #所有命名空间sideEffects: None  #配置是否有副作用，None表示调用 Webhook 没有副作用timeoutSeconds: 30 #请求超时时间

更多详细配置见Webhook 配置

注意：使用k8s的webhook功能需要提前配置ValidatingWebhookConfiguration 或 MutatingWebhookConfiguration

准入检查（AdmissionReview）

当配置好ValidatingWebhookConfiguration 或 MutatingWebhookConfiguration后，满足条件的kubernetes资源操作就会触发webhook动作。

k8s会对配置中的地址（url中配置的地址或者service配置的地址）发送POST请求。请求的Content-Type为application/json，内容则是一个AdmissionReview json字符串。

我们的程序需求对AdmissionReview json字符串中的内容做分析修改操作完成自己的业务

具体的AdmissionReview参数可以参考官方文档Webhook 请求与响应

一个整体的k8s webhook调用流程如下

在这里插入图片描述

使用springboot实现k8s-Webhook

Webhook只是一个k8s执行准入阶段后会调用的一个http地址而已，所以只要按照k8s-Webhook标准的输入和输出实现的一个web项目都可以作为一个Webhook

这里使用java语言来开发测试

web项目可以部署在k8s集群外部也可以部署在集群内部，但k8s访问Webhook必须是https的请求！

在配置动态准入的时候可以有如下两种方式

在k8s集群内部

以下配置使用service访问集群内部的webhook
clientConfig:
service:
name: istiod
namespace: istio-system
path: /inject
port: 443
在k8s集群外部

以下配置使用url地址访问集群外部的webhook
clientConfig:
url: “https://webhooktest.medcrab.com/mutate”

开发前准备：

1 确保k8s集群启用 MutatingAdmissionWebhook控制器，通常是已经启用的
2 确保启用了 admissionregistration.k8s.io/v1 API

本例子的k8s集群使用 1.17版本，默认已开启支持

在这里插入图片描述

此例子实现一个动态的修改Pod的标签的Webhook，并且webhook部署在集群外部，主要功能如下

当部署pod的时候自动的给pod添加一个新的标签，可以基于此例子扩展，例如动态的添加新的容器用于监控（类似istio的边车模式）

step1 证书创建

k8s访问Webhook必须是https的请求，所以我们需要先准备对应的证书让我们的springboot项目支持https访问

如果有权威机构（花钱买的）签署证书则可以直接使用此证书来部署程序，否则就需要自己制作自签名证书

先定义一个将使用的域名例如 webhooktest.liuyijiang.com 后续请求都使用这个域名访问，我们需要使用根证书对此域名签名

这里将使用cfssl工具来创建证书，关于证书的制作可以参考此文章 使用cfssl为程序添加https证书

准备根证书

首先使用cfssl 创建根证书，这个根证书后续会用在1 创建域名签名证书 2配置webhook的caBundle

ca-csr.json 内容如下

{"CN": "LYJCA", "key": {"algo": "rsa", "size": 2048  },"names": [{"C": "CN", "L": "Chengdu", "ST": "Sichuan", "O": "liuyjCA", "OU": "System" }]
}

使用命令 cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca 创建CA根证书
在这里插入图片描述

得到ca.pem（根证书） ca-key.pem(根证书私钥)

用根证书给域名签发

使用生成的ca.pem ca-key.pem 对webhooktest.liuyijiang.com域名签名

ca-config.json 与 webhooktest.liuyijiang.com-csr.json  内容如下

ca-config.json

{"signing":{"default":{"expiry":"8760h" //指定了证书的有效期},"profiles":{//配置策略"mytest":{ //配置一个名称为mytest的策略"expiry":"8760h", //指定了证书的有效期"usages":["signing",   //表示该证书可用于签名其它证书"key encipherment","server auth",  //  client端（客户端） 可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证"client auth"   //  server端（服务端） 可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证]}}}
}

webhooktest.liuyijiang.com-csr.json

{"CN":"liuyijiang.com","hosts":["webhooktest.liuyijiang.com"],"key":{"algo":"rsa","size":2048},"names":[{"C": "CN","L": "Chengdu","ST": "Sichuan","O": "liuyijiang.com","OU": "System"}]
}

使用命令 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=mytest webhooktest.liuyijiang.com-csr.json | cfssljson -bare webhooktest.liuyijiang.com

在这里插入图片描述

得到webhooktest.liuyijiang.com.pem（证书） webhooktest.liuyijiang.com-key.pem(证书私钥)

springboot项目开启https

springboot目前是不支持.pem证书的，需要把刚才创建的.pem证书转换为p12

使用 openssl命令进行证书转换

命令格式
openssl pkcs12 -export -in "待转换的证书文件" -inkey "待转换的私钥文件" -out "指定生成的p12证书文件"

使用命令 openssl pkcs12 -export -in webhooktest.liuyijiang.com.pem -inkey webhooktest.liuyijiang.com-key.pem -out key.p12 注意输入自定义密码（例如123456）

在这里插入图片描述

得到key.p12 证书

将key.p12证书放入到项目的src/main/resources文件夹下，这样只需要修改项目的application.properties文件加入配置即可开启https

server.port=443
server.ssl.protocol=TLS
server.ssl.key-store=classpath:key.p12
server.ssl.key-store-password=123456
server.ssl.key-store-type=PKCS12

在这里插入图片描述

验证证书生效

启动springboot项目，修改host文件将 webhooktest.liuyijiang.com 域名映射到127.0.0.1

在这里插入图片描述

参考 使用cfssl为程序添加https证书 将刚才的CA根证书放到浏览器的受信根证书里重启浏览器后访问

在这里插入图片描述

证书验证成功

到此证书的配置完成

step2 创建MutatingWebhookConfiguration 资源

因为需要在准入阶段动态的修改 Pod配置，所以需要使用MutatingWebhookConfiguration

MutatingWebhookConfiguration配置文件webhook1.yaml内容如下

apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1
kind: MutatingWebhookConfiguration
metadata: name: my-test-webhook1 #创建MutatingWebhookConfiguration 的名称
webhooks:
- admissionReviewVersions:  #指定可接受的 AdmissionReview 对象版本 这里支持v1beta1 v1- v1beta1- v1clientConfig:# CA根证书内容caBundle: LS0tLS1CRUdJTiBDRVJUSUZJQ0FURS0tL省略  # 只支持https请求url: "https://webhooktest.liuyijiang.com/mutate/v1" #webhook web服务访问的地址failurePolicy: FailmatchPolicy: Exact #精确匹配name: webhooktest.liuyijiang.com #名称随意但是必须是域名格式namespaceSelector:matchLabels:my-web-inject: enabled  #必须匹配标签为my-web-inject=enabled的命名空间内的资源才会被拦截rules:- apiGroups:- ""apiVersions:- v1operations:  #拦截CREATE操作- CREATEresources:  #拦截执行类型是pod- podsscope: '*'  #所有命名空间sideEffects: None  #配置是否有副作用，None表示调用 Webhook 没有副作用timeoutSeconds: 30 #请求超时时间

注意：caBundle 内容是一个用 PEM 编码的 CA 证书，用于校验 Webhook 的服务器证书

这里就是使用开始创建的CA证书，可以把k8s-apiserver理解成一个浏览器，当访问webhooktest.liuyijiang.com时需要戴上一个根证书来确保webhook服务的证书正确	
注意：如果webhook服务的证书是自签名证书则需要配置caBundle指定为CA根证书，如果webhook服务的证书是权威机构（花钱买的）签署证书则可以不用配置caBundle

使用cat ca.pem | base64 -w 0 将根证书base64编码

在这里插入图片描述

注意：webhooktest.liuyijiang.com是一个自建的一个域名，需要在k8s master节点上配置域名映射

192.168.0.204为我本机ip地址

在这里插入图片描述

域名能够ping通

在这里插入图片描述

curl  --cacert ca.pem https://webhooktest.liuyijiang.com/echo  带证书访问正常

部署MutatingWebhookConfiguration资源

kubectl apply -f webhook1.yaml
kubectl get MutatingWebhookConfiguration

在这里插入图片描述

到此MutatingWebhookConfiguration的配置完成

step3 java代码编写

当K8S请求webhook时会发送 POST请求时，请求的Content-Type为application/json ，内容是一个AdmissionReview 对象的JSON序列化字符串

AdmissionReview的内容可以参考 https://kubernetes.io/zh-cn/docs/reference/access-authn-authz/extensible-admission-controllers/#webhook-request-and-response

可以根据AdmissionReview request的kind实现自己的业务逻辑

代码编写很简单需要注意以下关键点

1 controller中的mapping必须支持POST请求
2 注意JSONPatch对字段的操作,需要base64 JSONPatch的操作方式
3 响应也必须是一个Content-Type为application/json并且一个包含 AdmissionReview 对象的 JSON 序列化格式字符串
4 响应中必须要有response字段并且已被有效填充。uid与allowed字符段必须有值

这里贴出一个极简的代码

     /*** 实现修改性质的准入 Webhook （Mutating Admission Webhook）	*/@RequestMapping("/mutate/v1")public String mutateV1(HttpServletRequest req) throws Exception {InputStream in = req.getInputStream();/*** 将输入流转成一个字符串  得到一个AdmissionReview（准入审查json字符串） */BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(in);byte[] b =  new byte[1024];int len = 0;StringBuilder sb = new StringBuilder();while ((len = bis.read(b)) != -1) {sb.append(new String(b, 0, len));}System.out.println(sb); /*** 使用fastjson进行字符串转jsonobject* 转换为一个AdmissionReview jsonobject*/JSONObject admissionReview = JSON.parseObject(sb.toString());/*** * 给pod加一个标签 这是一个jsonpatch 操作* op 代表操作类型* path 代表操作的json路径* value 代表修改的值* 需要把字符串转换为base64编码*/String patchStr = "[{ \"op\": \"add\", \"path\": \"/metadata/labels\", \"value\": {\"new-label\":\"webhooktest\"} }]";Base64 base64= new Base64();  String patch = new String(base64.encode(patchStr.getBytes()));/*** uid，从发送到 Webhook 的 request.uid 中复制而来*/String uid = admissionReview.getJSONObject("request").getString("uid");/*** 创建返回值*/Map<String,Object> response = new HashMap<>();response.put("uid", uid); //创建一个UUIDresponse.put("allowed", true); //准入response.put("patchType", "JSONPatch"); //类型是JSONPatchresponse.put("patch", patch); //base64后的patchadmissionReview.put("response", response);String data = admissionReview.toJSONString();System.out.println(data);return data;}

也可以使用java k8s client库 io.fabric8，该库对k8s各种资源操作做了很好的封装

<dependency><groupId>io.fabric8</groupId><artifactId>kubernetes-client</artifactId><version>6.4.1</version></dependency>

以下代码使用 client库实现

在这里插入图片描述

step4 测试部署Pod

部署Pod之前需要准备一个两个部署文件

1 创建命名空间
2 创建Pod

注意：命名空间需要带有MutatingWebhookConfiguration 中 namespaceSelector匹配的标签

namespace.yaml配置文件如下

apiVersion: v1
kind: Namespace  #类型 指定为Namespace
metadata:name: webhook-ns  #namespace的名称 注意只能是英文小写和数字 labels: my-web-inject: enabled #注意： 命名空间需要带有namespaceSelector中匹配的标签

Pod部署文件指定命名空间是刚才创建的命名空间（webhook-ns），注意没有配置Pod的标签

pod.yaml配置文件如下

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: name: user-service-webhook-testnamespace: webhook-ns
spec: # 容器配置       containers: - image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jimliu/user-service:v3imagePullPolicy: IfNotPresent  #Alwaysname: user-serviceports: - containerPort:  5555name: httpprotocol: TCP

测试部署

kubectl apply -f namespace.yaml
kubectl apply -f pod.yaml

在这里插入图片描述

此时本机的eclipse中已经打印出k8s的请求日志

在这里插入图片描述

查看刚才部署的pod，发现已经动态的添加了标签了
kubectl -n webhook-ns get pods -o wide --show-labels

在这里插入图片描述

将Webhook部署在k8s集群内部

刚才的例子是将webhook部署在集群外部的方式，下面将测试把将Webhook部署在k8s集群内部，k8s访问内部Webhook使用的是service域名

step1 配置域名

k8s中service的域名默认格式是

<servicename>.<namespace>.svc.<clusterdomain>

使用my-service-webhook作为service的名称，此service后面将部署在my-in-webhook命名空间中！所以service的域名应该是

完整域名 my-service-webhook.my-in-webhook.svc.cluster.local 
简写域名 my-service-webhook.my-in-webhook.svc

k8s在请求webhook是会使用my-service-webhook.my-in-webhook.svc这个域名

step2 给Webhook服务配置证书

我们继续使用上面已经存在的CA根证书创建Webhook服务的证书

service-csr.json内容如下

{"CN":"liuyijiang.com","hosts":["my-service-webhook.my-in-webhook.svc"],"key":{"algo":"rsa","size":2048},"names":[{"C": "CN","L": "Chengdu","ST": "Sichuan","O": "liuyijiang.com","OU": "System"}]
}

注意hosts中的域名为my-service-webhook.my-in-webhook.svc

使用命令 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=mytest service-csr.json | cfssljson -bare service 签名域名证书

得到service.pem（证书） service-key.pem(证书私钥)

使用命令 openssl pkcs12 -export -in service.pem -inkey service-key.pem -out key2.p12

得到key2.p12

在这里插入图片描述

修改配置application.properties

server.port=443
server.ssl.protocol=TLS
server.ssl.key-store=classpath:key2.p12
server.ssl.key-store-password=123456
server.ssl.key-store-type=PKCS12

到此证书配置完成

step3 创建镜像并推送到私库

将项目打包成jar文件制作镜像

docker build -t webhook .
docker tag webhook registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jimliu/webhook:v1
docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jimliu/webhook:v1

在这里插入图片描述

到此webhook镜像创建完成

step4 部署webhook到k8s集群

部署配置文件如下deploy.yaml

apiVersion: v1
kind: Namespace  #类型 指定为Namespace
metadata:name: my-in-webhook  #namespace的名称 注意只能是英文小写和数字 ---  apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: webhook-pod-deploynamespace: my-in-webhook
spec:replicas: 1selector:matchLabels: app: webhook-pod template:metadata:labels:app: webhook-pod spec:     imagePullSecrets:- name: myaliyunsecretcontainers:- name: webhook-run-containerimage: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jimliu/webhook:v1imagePullPolicy: IfNotPresent  #Alwaysports: - containerPort: 443 protocol: TCP name: http ---apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: my-service-webhooknamespace: my-in-webhook
spec:ports:- protocol: TCPport: 443targetPort: 443name: httpselector:app: webhook-pod type: ClusterIP

部署webhook

kubectl apply -f deploy.yaml

在这里插入图片描述

pod service 成功部署运行

在这里插入图片描述

到此webhook相关Pod Service部署完成

step5 创建MutatingWebhookConfiguration 资源

与外部webhook不同，内部部署的webhook不使用url而是配置service 其他的都一致

webhook2.yaml内容如下

apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1
kind: MutatingWebhookConfiguration
metadata: name: my-test-webhook2 #创建MutatingWebhookConfiguration 的名称
webhooks:
- admissionReviewVersions:  #指定可接受的 AdmissionReview 对象版本 这里支持v1beta1 v1- v1beta1- v1clientConfig:# CA根证书内容caBundle: LS0tLS1CRUdJTiBDRVJUS略..# 只支持https请求service:name: my-service-webhook # service的名称namespace: my-in-webhook  #service所在的命名空间path: /mutate/v1  #指定请求地址port: 443  #端口默认是443可以不配置failurePolicy: FailmatchPolicy: Exact #精确匹配name: my-service-webhook.my-in-webhook.svc #名称随意但是必须是域名格式namespaceSelector:matchLabels:my-web-inject: enabled  #必须匹配标签为my-web-inject=enabled的命名空间内的资源才会被拦截rules:- apiGroups:- ""apiVersions: #匹配的版本- v1operations:  #拦截CREATE操作- CREATEresources:  #拦截执行类型是pod- podsscope: '*'  #所有命名空间sideEffects: None  #配置是否有副作用，None表示调用 Webhook 没有副作用timeoutSeconds: 30 #请求超时时间

注意：caBundle 还是使用先前创建的CA根证书

部署MutatingWebhookConfiguration

在这里插入图片描述

到此MutatingWebhookConfiguration部署完成

step6 测试效果

kubectl apply -f namespace.yaml
kubectl apply -f pod.yaml

在这里插入图片描述

使用kubectl -n my-in-webhook logs -f webhook-pod-deploy-6bb498fbf6-4jkm9 查看日志

在这里插入图片描述

查看刚才部署的pod，发现已经动态的添加了标签了
kubectl -n webhook-ns get pods -o wide --show-labels

在这里插入图片描述