如何通过抓包来查看Kubernetes API流量

当我们通过kubectl来查看、修改Kubernetes资源时，有没有想过后面的接口到底是怎样的？有没有办法探查这些交互数据呢？

Kuberenetes客户端和服务端交互的接口，是基于http协议的。所以只需要能够捕捉并解析https流量，我们就能看到kubernetes的API流量。

但是由于kubenetes使用了客户端私钥来实现对客户端的认证，所以抓包配置要复杂一点。具体是如下的结构：

如果想了解更多Kubernetes证书的知识，可以看下这篇Kubernetes证书解析的文章

从kubeconfig中提取出客户端证书和私钥

kubeconfig中包含了客户端的证书和私钥，我们首先要把它们提取出来：

# 提取出客户端证书
grep client-certificate-data ~/.kube/config | \
  awk '{ print $2 }' | \
  base64 --decode > client-cert.pem
# 提取出客户端私钥
grep client-key-data ~/.kube/config | \
  awk '{ print $2 }' | \
  base64 --decode > client-key.pem
# 提取出服务端CA证书
grep certificate-authority-data ~/.kube/config | \
  awk '{ print $2 }' | \
  base64 --decode > cluster-ca-cert.pem

参考自Reddit

配置Charles代理软件

从第一张图可以看出，代理软件的作用有两个：一是接收https流量并转发，二是转发到kubernetes apiserver的时候，使用指定的客户端私钥。

首先配置Charles，让他拦截所有的https流量：

然后配置客户端私钥，即对于发送到apiserver的请求，统一使用指定的客户端私钥进行认证：

配置kubectl

需要抓包kubectl的流量，需要两个条件：1. kubectl使用Charles作为代理，2. kubectl需要信任Charles的证书。

# Charles的代理端口是8888，设置https_proxy环境变量，让kubectl使用Charles代理
$ export https_proxy=http://127.0.0.1:8888/
# insecure-skip-tls-verify表示不校验服务端证书
$ kubectl --insecure-skip-tls-verify get pod
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
sc-b-7f5dfb694b-xtfrz   2/2     Running   0          2d20h

我们就可以看到get pod的网络请求了：

可以看到，get pod的endpoint是GET /api/v1/namespaces/<namespace>/pods。

让我们再尝试下创建pod的请求：

$ cat <<EOF >pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-robberphex
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2
EOF
$ kubectl --insecure-skip-tls-verify apply -f pod.yaml
pod/nginx-robberphex created

也同样可以抓到包：

创建pod的endpoint是POST /api/v1/namespaces/<namespace>/pods

配置kubenetes client

我们先从写一个用kubernetes go client来获取pod的例子（注意，代码中已经信任所有的证书，所以可以抓到包）：

package main

/*
require (
	k8s.io/api v0.18.19
	k8s.io/apimachinery v0.18.19
	k8s.io/client-go v0.18.19
)
*/
import (
	"context"
	"flag"
	"fmt"
	"path/filepath"

	apiv1 "k8s.io/api/core/v1"
	metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
	"k8s.io/client-go/kubernetes"
	"k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
	"k8s.io/client-go/util/homedir"
)

func main() {
	ctx := context.Background()
	var kubeconfig *string
	if home := homedir.HomeDir(); home != "" {
		kubeconfig = flag.String("kubeconfig", filepath.Join(home, ".kube", "config"), "(optional) absolute path to the kubeconfig file")
	} else {
		kubeconfig = flag.String("kubeconfig", "", "absolute path to the kubeconfig file")
	}
	flag.Parse()

	config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", *kubeconfig)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	// 让clientset信任所有证书
	config.TLSClientConfig.CAData = nil
	config.TLSClientConfig.Insecure = true
	clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	podClient := clientset.CoreV1().Pods(apiv1.NamespaceDefault)
	podList, err := podClient.List(ctx, metav1.ListOptions{})
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	for _, pod := range podList.Items {
		fmt.Printf("podName: %s\n", pod.Name)
	}

	fmt.Println("done!")
}

然后编译执行：

$ go build -o kube-client
$ export https_proxy=http://127.0.0.1:8888/
$ ./kube-client
podName: nginx-robberphex
podName: sc-b-7f5dfb694b-xtfrz
done!

这时也可以抓到同样的结果：

基于此，我们就可以分析一个Kubernetes到底干了什么，也是我们分析Kubernetes​实现的入口。