聊聊部署在K8S的项目如何获取客户端真实IP

前言

最近部门有个需求，需要对一些客户端IP做白名单，在白名单范围内，才能做一些业务操作。按我们的部门的一贯做法，我们会封装一个client包，提供给业务方使用。（注： 我们的项目是运行在K8S上）本以为这是一个不是很难的功能，部门的小伙伴不到一天，就把功能实现了，他通过本地调试，可以获取到正确的客户端IP，但是发布到测试环境，发现获取到的客户端IP一直是节点的IP，后面那个小伙伴排查了很久，一直没头绪，就找到我帮忙一直排查一下。今天文章主要就是来复盘这个过程

排查过程

首先先排查了一下他获取客户端IP的实现逻辑

public class IpUtils {
    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(IpUtils.class);
    private static final String IP_UTILS_FLAG = ",";
    private static final String UNKNOWN = "unknown";
    private static final String LOCALHOST_IP = "0:0:0:0:0:0:0:1";
    private static final String LOCALHOST_IP1 = "127.0.0.1";

    /**
     * 获取IP地址
     *
     */
    public static String getIpAddr(HttpServletRequest request) {
        String ip = null;
        try {
            //以下两个获取在k8s中，将真实的客户端IP，放到了x-Original-Forwarded-For。而将WAF的回源地址放到了 x-Forwarded-For了。
            ip = request.getHeader("X-Original-Forwarded-For");
            System.out.println("X-Original-Forwarded-For:" + ip);
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("X-Forwarded-For");
            }
            //获取nginx等代理的ip
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("x-forwarded-for");
                System.out.println("x-forwarded-for:" + ip);
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("Proxy-Client-IP");
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || ip.length() == 0 || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("WL-Proxy-Client-IP");
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("HTTP_CLIENT_IP");
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("HTTP_X_FORWARDED_FOR");
            }
            //兼容k8s集群获取ip
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getRemoteAddr();
                System.out.println("getRemoteAddr:" + ip);
                if (LOCALHOST_IP1.equalsIgnoreCase(ip) || LOCALHOST_IP.equalsIgnoreCase(ip)) {
                    //根据网卡取本机配置的IP
                    InetAddress iNet = null;
                    try {
                        iNet = InetAddress.getLocalHost();
                    } catch (UnknownHostException e) {
                        logger.error("getClientIp error: {}", e);
                    }
                    ip = iNet.getHostAddress();
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("IPUtils ERROR ", e);
        }
        //使用代理，则获取第一个IP地址
        if (!StringUtils.isEmpty(ip) && ip.indexOf(IP_UTILS_FLAG) > 0) {
            ip = ip.substring(0, ip.indexOf(IP_UTILS_FLAG));

        }

        return ip;
    }

}

这逻辑看着貌似没问题，因为本地调试可以获取到正确的客户端IP，而测试环境获取不到，大概率是环境有问题。于是就把方向转为定位环境的差异性

环境定位

测试环境

我们测试环境的访问流程为客户端--> k8s service nodeport--->pod

通过搜索在https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tutorials/services/source-ip/
在这篇文章找到答案。

Kubernetes Service 转发场景下，无论使用 iptbales 或 ipvs 的负载均衡转发模式，转发时都会对数据包做 SNAT，即不会保留客户端真实源 IP

整体流程

上文的链接也贴了解法

具体步骤就是

1、步骤一：业务pod的配置调度到指定节点

示例

spec:
   nodeName: node1    #指定pod节点配置
   containers:
      - name: pod-name

2、步骤二：将业务的service yaml 默认配置的externalTrafficPolicy: Cluster改为 externalTrafficPolicy: Local

示例

spec:
  type: NodePort
  externalTrafficPolicy: Local

3、步骤三：通过指定在pod上的node节点 + nodeport进行访问

示例

http://node1:nodeport

假设部署了node1和node2节点，只能通过node1:nodeport才能访问到具体业务，如果通过node2:nodeport，则请求的数据包会被抛弃

通过上述的方案，解决了在测试环境通过service nodeport获取不到正确客户端ip的问题

uat环境

当测试环境没问题后，将项目发布到UAT环境，然后不出意外的话，又出意外了。

uat的访问流程为 客户端- -> nginx+keepalive --> ingress --> pod

因为访问方式不一样，因此解法又有差异。通过搜索了解到用户ip的传递依靠的是X-Forwarded-*参数。但是默认情况下，ingress是没有开启的 因此我们需要开启。开启需要如下参数

• use-forwarded-headers: 如果设置为True时，则将设定的X-Forwarded-* Header传递给后端,
  当Ingress在L7 代理/负载均衡器之后使用此选项。如果设置为 false 时，则会忽略传入的X-Forwarded-*Header,
  当 Ingress 直接暴露在互联网或者 L3/数据包的负载均衡器后面,并且不会更改数据包中的源 IP请使用此选项。
• forwarded-for-header: 设置用于标识客户端的原始 IP 地址的 Header字段。默认值X-Forwarded-For。如果想修改为自定义的字段名，则可以在configmap的data配置块下添加：forwarded-for-header: "THE_NAME_YOU_WANT"
• compute-full-forwarded-for: 将 remote address 附加到 X-Forwarded-For
  Header而不是替换它。当启用此选项后端应用程序负责根据自己的受信任代理列表排除并提取客户端 IP。

详细的介绍可以查看官网

https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/user-guide/nginx-configuration/configmap/#use-forwarded-headers

我们在Ingress Nginx Controller 的 Configmap添加如下内容

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
......
data:
  compute-full-forwarded-for: "true"
  use-forwarded-headers: "true"
  forwarded-for-header:"X-Forwarded-For"

配置后，发现没鸟用，没有效果。后面查了很多资料，发现网上都是那么配的，后面就觉得是不是nginx - keepalive 这一环节出了啥问题，于是就问了一下运维，看他nginx那边是否有配置X-Forwarded-For，他说没有，那我就问他能否配置一下，他的回答是因为nginx那边启用了 ssl_preread 模块无法使用X-Forwarded-For

后面就问他能否改下，他回答说是后面公司要采用F5了，到时候在配置一下就好。而他目前事情比较多，没时间帮我弄这个。

由于业务比较赶，运维又没空搞，于是就和业务那边沟通，采取了折中方案，就是通过自定义请求头，我们在client包配置了一个属性，那个属性用来让业务将白名单ip填进去，示例

lybgeek:
  whilte-ips: 192.168.1.1,192.168.2.1

在业务项目启动的时候，client包会自动将配置的白名单塞入请求头

   header("x-custom-forwarded-for",whilteIps)

服务端那边获取客户端ip做如下改造

@Slf4j
public final class IPHelper {

    private IPHelper(){}

    private static final String IP_UTILS_FLAG = ",";
    private static final String UNKNOWN = "unknown";
    private static final String LOCALHOST_IP = "0:0:0:0:0:0:0:1";
    private static final String LOCALHOST_IP1 = "127.0.0.1";


   private static final String[] headersToTry = {
           //在k8s中，将真实的客户端IP，放到了x-Original-Forwarded-For。而将WAF的回源地址放到了 x-Forwarded-For了。
            "X-Original-Forwarded-For",
            "X-Forwarded-For",
            "Proxy-Client-IP",
            "WL-Proxy-Client-IP",
            "HTTP_X_FORWARDED_FOR",
            "HTTP_X_FORWARDED",
            "HTTP_X_CLUSTER_CLIENT_IP",
            "HTTP_CLIENT_IP",
            "HTTP_FORWARDED_FOR",
            "HTTP_FORWARDED",
            "HTTP_VIA",
            "REMOTE_ADDR",
            // 自定义请求头
            "X-Custom-Forwarded-For",
    };

        /**
         * 获取用户的真正IP地址
         *
         * @param request request对象
         * @return 返回用户的IP地址
         */
         @SneakyThrows
         public static String getIpAddr(HttpServletRequest request) {
             String ip = null;
            for (String header : headersToTry) {
                ip = request.getHeader(header);
                if (StringUtils.hasText(ip) && !UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)){
                    log.info("hit the target client ip -> 【{}】 by header --> 【{}】",ip,header);
                    return ip;
                }
            }
             //兼容k8s集群获取ip
             if (org.springframework.util.StringUtils.isEmpty(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
                 ip = request.getRemoteAddr();
                 if (LOCALHOST_IP1.equalsIgnoreCase(ip) || LOCALHOST_IP.equalsIgnoreCase(ip)) {
                     //根据网卡取本机配置的IP
                     InetAddress iNet = null;
                     try {
                         iNet = InetAddress.getLocalHost();
                     } catch (UnknownHostException e) {
                         log.error("getIpAddr error: {}", e);
                     }
                     ip = iNet.getHostAddress();
                 }
                 log.info("hit the target client ip -> 【{}】 by method 【getRemoteAddr】 ",ip);
             }

             //使用代理，则获取第一个IP地址
             if (!org.springframework.util.StringUtils.isEmpty(ip) && ip.indexOf(IP_UTILS_FLAG) > 0) {
                 ip = ip.substring(0, ip.indexOf(IP_UTILS_FLAG));
             }
             return ip;
        }





}

其实做的事情，就将原来的工具类稍微重构了一下，并加入自定义请求头X-Custom-Forwarded-For

总结

这次的复盘总结就是很多东西没那么想当然，有些简单的东西，里面可能也有有坑。当遇到跨部门合作时，如果遇到一些不可抗力因素，我们除了向上反馈之外，还要有兜底方案，不然会非常被动