在 K8s 集群中创建 DERP 服务器

前言

本文的目的是在 K8s 集群内搭建 Tailscale 的 DERP 服务器。

背景知识

Tailscale

Tailscale 允许您轻松管理对私有资源的访问（本质上是个 VPN 工具），快速 SSH 进入网络上的设备，并且可以在世界上的任何地方安全地工作。

在您的设备、虚拟机和服务器之间创建一个安全的 WireGuard 网状网络 – 即使它们被防火墙或子网隔开。

DERP

Tailscale 运行 DERP 中继服务器来帮助连接您的节点。除了使用 tailscale 提供的 DERP 服务器之外，您还可以运行自己的服务器。

Tailscale 运行分布在世界各地的 DERP 中继服务器，将您的 Tailscale 节点点对点作为 NAT 遍历期间的一个边通道，并作为 NAT 遍历失败和无法建立直接连接的备用。

Tailscale 在许多地方运行 DERP 服务器。截至 2022 年 9 月，这份名单包括：

• Australia (Sydney)
• Brazil (São Paulo)
• Canada (Toronto)
• Dubai (Dubai)
• France (Paris)
• Germany (Frankfurt)
• Hong Kong (Hong Kong)
• India (Bangalore)
• Japan (Tokyo)
• Netherlands (Amsterdam)
• Poland (Warsaw)
• Singapore (Singapore)
• South Africa (Johannesburg)
• Spain (Madrid)
• United Kingdom (London)
• United States (Chicago, Dallas, Denver, Honolulu, Los Angeles, Miami, New York City, San Francisco, and Seattle)

📝Notes:

不包括中国。

Tailscale 客户端自动选择最近的低延迟中继。为了提供低延迟连接，Tailscale 正在根据需要不断扩展和增加更多的 DERP 服务器。

为了实现低延迟和稳定性, 因此需要搭建 DERP 服务器。

步骤

根据最后参考文档中的任选一份最简的 docker-compose 配置，转换为 K8s 的配置（可以使用工具：kompose 转换）, 转换后的配置如下：

📝Notes:

为了方便以 Env 方式配置域名，这里使用了 StatefulSets.

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: derper-tok
  labels:
    io.kompose.service: derper-tok
spec:
  ports:
  - port: 443
    name: https
  - port: 80
    name: http
  - protocol: UDP
    port: 3478
    name: stun
  clusterIP: None
  selector:
    io.kompose.service: derper-tok
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  annotations:
    kompose.cmd: kompose convert -f docker-compose.yml
    kompose.version: 1.26.1 (a9d05d509)
  labels:
    io.kompose.service: derper-tok
  name: derper-tok
  namespace: tailscale
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      io.kompose.service: derper-tok
  serviceName: derper-tok
  template:
    metadata:
      annotations:
        kompose.cmd: kompose convert -f docker-compose.yml
        kompose.version: 1.26.1 (a9d05d509)
      labels:
        io.kompose.service: derper-tok
    spec:
      containers:
      - env:
        - name: MY_POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              apiVersion: v1
              fieldPath: metadata.name
        - name: DOMAIN
          value: example.com
        - name: DERP_ADDR
          value: :443
        - name: DERP_CERT_DIR
          value: /app/certs
        - name: DERP_CERT_MODE
          value: letsencrypt
        - name: DERP_DOMAIN
          value: $(MY_POD_NAME).$(DOMAIN)
        - name: DERP_HTTP_PORT
          value: "80"
        - name: DERP_STUN
          value: "true"
        - name: DERP_VERIFY_CLIENTS
          value: "true"
        image: fredliang/derper:latest
        imagePullPolicy: Always
        name: derper-tok
        securityContext:
          capabilities:
            add:
            - NET_ADMIN
          privileged: true
        volumeMounts:
        - mountPath: /var/run/tailscale/tailscaled.sock
          name: tailscale-socket
      hostNetwork: true
      volumes:
      - hostPath:
          path: /run/tailscale/tailscaled.sock
          type: Socket
        name: tailscale-socket
  updateStrategy:
    rollingUpdate:
      partition: 0
    type: RollingUpdate

具体说明如下：

• 为什么用 StatefulSets, 而不是 Deployment 或 DaemonSet, 主要是我自己的期望如下：
  • 希望可以使用 derper-tok-{1..3}.example.com 这样的域名，这样的话，使用 StatefulSets 的话，derper-tok-1 就是 POD Name, 方便配置。
  • 如果用 Deployment 或 DaemonSet, Pod name 随机，域名就需要想办法一个一个配置了。
• 这里 K8s 的 Service 纯粹是因为创建 StatefulSets 需要一个 service 而已，实际上并没用到
• 通过 MY_POD_NAME DOMAIN DERP_DOMAIN 就将域名根据 POD name 组合起来了
• DERP_CERT_MODE 现在新版的 DERP 支持 let’s encrypt 自动申请证书，比之前方便很多
• DERP_VERIFY_CLIENTS: true 保证只有自己能使用自己的 DERP 服务器，需要配合 tailscale 使用
• fredliang/derper:latest 镜像直接是使用的该镜像
• securityContext 需要确保有 NET_ADMIN 的能力，privileged: true 也最好加上保证更大的权限。
• hostNetwork: true 直接使用主机网络，也就是：443, 3478 端口直接监听 K8s Node 的端口，简单粗暴。如果端口有冲突需要调整端口，或者不要使用这种模式。
• volumeMounts 和 volumes: 这里我安装的 tailscale 在该 K8s Node 上的 socket 为：/run/tailscale/tailscaled.sock, 将其挂载到 DERP 容器的 /var/run/tailscale/tailscaled.sock, 配合 DERP_VERIFY_CLIENTS: true, DERP 服务器就会自动验证客户端，保证安全。

就这样，kubectl apply 即可。

🎉🎉🎉

总结

本文比较纯粹，就是说明了一个场景：在 K8s 中安装 DERP 服务器。相关的上下文介绍不多，感兴趣的可以自行了解。

后面有时间可能会出一篇 K8s 中安装 tailscale 的文章。

安装完成后，在 tailscale 控制台上配置 ACL, 加入本次新建的几个 DERP 域名到 derpMap 即可。
最后可以通过：tailscale netcheck 进行验证。