Kubernetes Ephemere Container: Verbesserung der Sicherheit und Optimierung der Fehlerbehebung in Produktionsclustern

Ephemere Container in Kubernetes sind eine leistungsstarke Funktion, die es Betreibern ermöglicht, laufende Pods zu debuggen und zu beheben, indem sie kurzlebige Container innerhalb desselben Pods erstellen. Dies ist besonders hilfreich für Probleme, die nicht in einer separaten Umgebung reproduziert werden können. Durch die Verwendung von ephemeren Containern können Sie einen Container an einen laufenden Pod anhängen, das Dateisystem, die Netzwerkeinstellungen oder die laufenden Prozesse inspizieren und den Container dann verwerfen, ohne die primären Container des Pods zu beeinträchtigen.

Was sind Ephemere Container?

Ephemere Container sind spezielle Container, die nicht als Teil einer Anwendungs-Workload ausgeführt werden, sondern zu einem bestehenden Pod hinzugefügt werden, um Debugging durchzuführen. Sie teilen sich die gleichen Ressourcen (Netzwerk-Namespace, Volumes usw.) wie die anderen Container im Pod, was sie ideal für die Echtzeit-Diagnose macht. Sobald das Debugging abgeschlossen ist, kann der ephemere Container entfernt werden, ohne den gesamten Pod neu erstellen zu müssen.

Wichtige Punkte

• Kurzlebig: Ephemere Container sind nur für Debugging oder Fehlersuche gedacht.
• Nicht störend: Sie beeinflussen die vorhandenen Anwendungscontainer im Pod nicht.
• Ressourcenteilung: Sie teilen sich Ressourcen wie Speicher-Volumes und Netzwerk-Namespace mit dem Pod, was das Debugging leistungsfähiger macht.

Sicherheitsüberlegungen bei ephemeren Containern

Ephemere Container bieten einen sichereren Ansatz zur Fehlersuche, indem sie den langfristigen Zugriff auf Produktions-Pods einschränken. Sie können strenge RBAC-Regeln durchsetzen, sodass nur autorisierte Benutzer ephemere Container hinzufügen und ausführen können, was das Risiko potenzieller Bedrohungen minimiert. Da diese Container verschwinden, sobald die Fehlersuche abgeschlossen ist, wird die Angriffsfläche reduziert, was die allgemeine Cluster-Sicherheit stärkt.

Anwendungsfälle

• Fehlerbehebung bei Anwendungsabstürzen: Wenn Sie Protokolle überprüfen oder Debugging-Tools in einem abgestürzten oder abstürzenden Container ausführen müssen, ermöglichen es Ihnen ephemere Container, in eine laufende Umgebung einzutreten, ohne die Konfiguration des Hauptcontainers zu ändern.
• Netzwerk-Debugging: Sie können Debugging-Tools (z.B. tcpdump, netstat) im ephemeren Container installieren, um Netzwerkprobleme im Netzwerk-Namespace des Pods zu diagnostizieren.
• Echtzeit-Dateisystemprüfungen: Wenn Sie Dateibeschädigungen oder falsche Dateipfade vermuten, ermöglichen es Ihnen ephemere Container, das Dateisystem in Echtzeit zu überprüfen.

Voraussetzungen

• Kubernetes-Version: Ephemere Container erfordern mindestens Kubernetes 1.23+, wo die Funktion EphemeralContainers allgemein verfügbar (GA) ist. Bei älteren Kubernetes-Versionen müssen Sie möglicherweise das Feature Gate EphemeralContainers aktivieren.
• kubectl: Stellen Sie sicher, dass Ihr lokaler kubectl-Client mindestens dieselbe oder eine neuere Version hat als der Steuerungsplan Ihres Clusters.
• Ausreichende RBAC-Berechtigungen: Sie benötigen die Berechtigung zur Verwendung des kubectl debug-Befehls und zur Aktualisierung von Pods (der temporäre Container wird durch eine Aktualisierung der Pod-Spezifikation hinzugefügt).

Schritt-für-Schritt-Anleitung: Verwendung von temporären Containern

Im Folgenden finden Sie einen allgemeinen Prozess, der in jeder Kubernetes-Umgebung funktioniert, einschließlich EKS (Elastic Kubernetes Service auf AWS), AKS (Azure Kubernetes Service), GKE (Google Kubernetes Engine) oder lokalen Clustern. Wir konzentrieren uns auf den kubectl debug-Befehl, der das primäre Mittel zum Hinzufügen von temporären Containern ist.

Überprüfen Sie die Konfiguration Ihres Clusters

kubectl version

• Stellen Sie sicher, dass Ihre Server-Version mindestens 1.23 beträgt.
• Bestätigen Sie, dass Ihre Client-Version ebenfalls kompatibel ist.

Wenn Sie sich in einer verwalteten Umgebung wie EKS oder AKS befinden, überprüfen Sie die Cluster-Version im Dashboard oder über die CLI Ihres Cloud-Anbieters, um sicherzustellen, dass sie 1.23 oder höher ist.

Identifizieren Sie den Pod, den Sie debuggen möchten

Listen Sie Pods in einem bestimmten Namespace auf:

kubectl get pods -n <your-namespace>

Wählen Sie den Namen des Pods aus, den Sie beheben möchten, zum Beispiel: my-app-pod-abc123.

Fügen Sie einen temporären Container mit kubectl debug hinzu

Verwenden Sie den kubectl debug-Befehl, um einen temporären Container hinzuzufügen. Zum Beispiel verwenden wir ein einfaches Ubuntu-Image:

kubectl debug my-app-pod-abc123 -n <your-namespace> \

  --image=ubuntu \

  --target=my-container \

  --interactive=true \

  --tty=true

Hier ist eine Aufschlüsselung der Flags:

• my-app-pod-abc123: Der Name des vorhandenen Pods.
• –image=ubuntu: Docker-Image, die für den flüchtigen Container verwendet werden soll.
• –target=my-container: (Optional) Gibt an, auf welchen Container im Pod Sie für das Namespace-Sharing abzielen möchten. Typischerweise handelt es sich dabei um den Hauptcontainer im Pod.
• –interactive=true und –tty=true: Ermöglicht es Ihnen, eine Shell-Sitzung innerhalb des flüchtigen Containers zu erhalten.

Nach dem Ausführen des obigen Befehls erhalten Sie eine Shell-Eingabeaufforderung im flüchtigen Container innerhalb des vorhandenen Pods. Sie können nun Debugging-Befehle wie ls, ps, netstat ausführen oder zusätzliche Pakete installieren.

Bestätigen Sie die Erstellung des flüchtigen Containers

In einem anderen Terminal oder nach dem Verlassen der Shell des flüchtigen Containers führen Sie Folgendes aus:

kubectl get pod my-app-pod-abc123 -n <your-namespace> -o yaml

Sie sollten einen neuen Abschnitt unter spec oder status sehen, der den flüchtigen Container beschreibt.

Debuggen und Fehlerbehebung

Von innerhalb des flüchtigen Containers aus können Sie:

• Überprüfen Sie Logs oder die App-Konfiguration.
• Verwenden Sie Debugging-Tools wie curl, wget, telnet, um die Netzwerkverbindung zu überprüfen.
• Überprüfen Sie Umgebungsvariablen, um die Konfiguration Ihrer Anwendung zu bestätigen.

# Examples

curl http://localhost:8080/health

env | grep MY_APP_

ps aux

Flüchtige Container aufräumen

Ephemere Container werden automatisch entfernt, wenn das Pod zerstört wird oder wenn Sie sie manuell entfernen. Um den ephemeren Container aus dem Pod zu entfernen, ohne den gesamten Pod zu zerstören (in unterstützten Versionen), können Sie die Pod-Spezifikation patchen. In der Regel sind ephemere Container jedoch nicht für eine langfristige Nutzung gedacht. Sobald Sie das Pod löschen oder Ihr Deployment verkleinern, wird auch der ephemere Container entfernt.

Spezifische Hinweise für verwaltete Dienste

Amazon EKS

• Stellen Sie sicher, dass Ihr EKS-Cluster Kubernetes 1.23 oder höher ausführt.
• Bestätigen Sie, dass die IAM-Berechtigungen es Ihnen ermöglichen, kubectl debug auszuführen.
• Wenn Sie ältere EKS-Versionen (1.22 oder früher) verwenden, müssen Sie das Feature-Gate für ephemere Container aktivieren.

Azure AKS

• Verwenden Sie die Azure CLI (az aks update), um Ihren AKS-Cluster bei Bedarf auf eine kompatible Version zu aktualisieren.

Bestätigen Sie, dass Ihr kubectl-Kontext auf den AKS-Cluster gesetzt ist:

az aks get-credentials --resource-group <rg-name> --name <cluster-name>

Weitere verwaltete oder lokale Cluster

• Überprüfen Sie die Dokumentation Ihres Clusters oder fragen Sie Ihren Anbieter, um zu bestätigen, dass ephemere Container aktiviert sind.
• Die meisten modernen On-Prem-Lösungen (OpenShift, Rancher usw.) haben ab Kubernetes 1.23 standardmäßig ephemere Container aktiviert, aber Sie müssen das Feature-Gate möglicherweise manuell aktivieren, wenn Sie eine ältere Version verwenden.

Beste Praktiken

• Verwenden Sie minimale Images: Wählen Sie leichte Images, um den Overhead zu reduzieren (z. B. busybox, distroless Debugging-Images).
• Einschränkung von RBAC: Begrenzen Sie, wer ephemere Container erstellen kann, um potenzielle Sicherheitsrisiken zu minimieren.
• Protokollierung aller Debug-Sitzungen: Verfolgen Sie die Verwendung von ephemeren Containern zur Überprüfung und Einhaltung.
• Nicht auf ephemere Container verlassen: Sie sind nur für das Debuggen gedacht. Wenn Sie einen permanenten Sidecar oder Hilfscontainer benötigen, konfigurieren Sie ihn von Anfang an in der Pod-Spezifikation.

Fazit

Ephemere Container sind eine vielseitige und leistungsstarke Möglichkeit, Probleme in Echtzeit zu untersuchen, ohne die primären Anwendungscontainer zu beeinträchtigen. Egal, ob Sie Kubernetes auf EKS, AKS, On-Prem oder einer anderen verwalteten Lösung ausführen, das Verständnis und die Verwendung von ephemeren Containern kann die mittlere Wiederherstellungszeit (MTTR) erheblich verkürzen und die Betriebseffizienz verbessern.Sie ergänzen traditionelle Fehlerbehebungsmethoden und sollten Teil des Werkzeugsatzes eines Plattformteams zur Diagnose komplexer Anwendungsprobleme sein. Indem Sie die oben beschriebenen Schritte befolgen, können Sie ephemere Container in Ihrer Umgebung sicher bereitstellen und Ihre Debugging-Prozesse optimieren.

Hinweis des Autors: Basierend auf der Fehlerbehebung in der realen Welt von Kubernetes soll dieser Leitfaden Ihnen helfen, Pods schnell und ohne Unterbrechung in Produktionsumgebungen zu debuggen.