Habilitar el cifrado en tránsito en un clúster de Redis OSS de diseño propio mediante Python - Amazon ElastiCache

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Habilitar el cifrado en tránsito en un clúster de Redis OSS de diseño propio mediante Python

La siguiente guía mostrará cómo habilitar el cifrado en tránsito en un clúster de Redis OSS 7.0 que se creó originalmente con el cifrado en tránsito desactivado. TCPy TLS los clientes seguirán comunicándose con el clúster durante este proceso sin tiempo de inactividad.

Boto3 obtendrá las credenciales que necesita (aws_access_key_idaws_secret_access_key y aws_session_token) de las variables de entorno. Esas credenciales se pegarán previamente en el mismo terminal bash donde ejecutaremos python3 para procesar el código Python que se muestra en esta guía. El código del siguiente ejemplo se procesó a partir de una EC2 instancia que se lanzó en la misma y VPC que se utilizará para crear el OSS clúster de ElastiCache Redis en ella.

nota
  • En los siguientes ejemplos, se utiliza el boto3 SDK para las operaciones de ElastiCache administración (creación de clústeres o usuarios) y redis-py-cluster redis-py/ para el manejo de datos.

  • Debe utilizar al menos la versión 1.26.39 de boto3 (=~) para poder realizar la migración en línea con la modificación del clúster. TLS API

  • ElastiCache solo admite TLS la migración en línea para clústeres con Valkey versión 7.2 o superior o Redis versión 7.0 o superior. OSS Por lo tanto, si tiene un clúster que ejecuta una OSS versión de Redis anterior a la 7.0, tendrá que actualizar la OSS versión de Redis de su clúster. Para obtener más información sobre las diferencias de las versiones, consulte Principales diferencias de comportamiento y compatibilidad de las versiones con Redis OSS.

Defina las constantes de cadena que lanzarán el clúster de ElastiCache Valkey o Redis OSS

Primero, definamos algunas constantes de cadena de Python simples que contendrán los nombres de las AWS entidades necesarias para crear el ElastiCache clústersecurity-group, comoCache Subnet group, y adefault parameter group. Todas estas AWS entidades deben crearse con antelación en su AWS cuenta en la región que desee utilizar.

#Constants definitions SECURITY_GROUP = "sg-0492aa0a29c558427" CLUSTER_DESCRIPTION = "This cluster has been launched as part of the online TLS migration user guide" EC_SUBNET_GROUP = "client-testing" DEFAULT_PARAMETER_GROUP_REDIS_7_CLUSTER_MODE_ENABLED = "default.redis7.cluster.on"

Definir las clases para la configuración del clúster

Ahora, definamos algunas clases sencillas de Python que representarán la configuración de un clúster, que contendrá los metadatos sobre el clúster, como la OSS versión de Valkey o Redis, el tipo de instancia y si el cifrado en tránsito (TLS) está habilitado o deshabilitado.

#Class definitions class Config: def __init__( self, instance_type: str = "cache.t4g.small", version: str = "7.0", multi_az: bool = True, TLS: bool = True, name: str = None, ): self.instance_type = instance_type self.version = version self.multi_az = multi_az self.TLS = TLS self.name = name or f"tls-test" def create_base_launch_request(self): return { "ReplicationGroupId": self.name, "TransitEncryptionEnabled": self.TLS, "MultiAZEnabled": self.multi_az, "CacheNodeType": self.instance_type, "Engine": "redis", "EngineVersion": self.version, "CacheSubnetGroupName": EC_SUBNET_GROUP , "CacheParameterGroupName": DEFAULT_PARAMETER_GROUP_REDIS_7_CLUSTER_MODE_ENABLED , "ReplicationGroupDescription": CLUSTER_DESCRIPTION, "SecurityGroupIds": [SECURITY_GROUP], } class ConfigCME(Config): def __init__( self, instance_type: str = "cache.t4g.small", version: str = "7.0", multi_az: bool = True, TLS: bool = True, name: str = None, num_shards: int = 2, num_replicas_per_shard: int = 1, ): super().__init__(instance_type, version, multi_az, TLS, name) self.num_shards = num_shards self.num_replicas_per_shard = num_replicas_per_shard def create_launch_request(self) -> dict: launch_request = self.create_base_launch_request() launch_request["NumNodeGroups"] = self.num_shards launch_request["ReplicasPerNodeGroup"] = self.num_replicas_per_shard return launch_request

Definir una clase que representará el propio clúster

Ahora, definamos algunas clases sencillas de Python que representarán el propio OSS clúster de ElastiCache Valkey o Redis. Esta clase tendrá un campo de cliente que contendrá un cliente boto3 para operaciones de ElastiCache administración, como crear el clúster y consultarlo. ElastiCache API

import botocore.config import boto3 # Create boto3 client def init_client(region: str = "us-east-1"): config = botocore.config.Config(retries={"max_attempts": 10, "mode": "standard"}) init_request = dict() init_request["config"] = config init_request["service_name"] = "elasticache" init_request["region_name"] = region return boto3.client(**init_request) class ElastiCacheClusterBase: def __init__(self, name: str): self.name = name self.elasticache_client = init_client() def get_first_replication_group(self): return self.elasticache_client.describe_replication_groups( ReplicationGroupId=self.name )["ReplicationGroups"][0] def get_status(self) -> str: return self.get_first_replication_group()["Status"] def get_transit_encryption_enabled(self) -> bool: return self.get_first_replication_group()["TransitEncryptionEnabled"] def is_available(self) -> bool: return self.get_status() == "available" def is_modifying(self) -> bool: return self.get_status() == "modifying" def wait_for_available(self): while True: if self.is_available(): break else: time.sleep(5) def wait_for_modifying(self): while True: if self.is_modifying(): break else: time.sleep(5) def delete_cluster(self) -> bool: self.elasticache_client.delete_replication_group( ReplicationGroupId=self.name, RetainPrimaryCluster=False ) def modify_transit_encryption_mode(self, new_transit_encryption_mode: str): # generate api call to migrate the cluster to TLS preffered or to TLS required self.elasticache_client.modify_replication_group( ReplicationGroupId=self.name, TransitEncryptionMode=new_transit_encryption_mode, TransitEncryptionEnabled=True, ApplyImmediately=True, ) self.wait_for_modifying() class ElastiCacheClusterCME(ElastiCacheClusterBase): def __init__(self, name: str): super().__init__(name) @classmethod def launch(cls, config: ConfigCME = None) -> ElastiCacheClusterCME: config = config or ConfigCME() print(config) new_cluster = ElastiCacheClusterCME(config.name) launch_request = config.create_launch_request() new_cluster.elasticache_client.create_replication_group(**launch_request) new_cluster.wait_for_available() return new_cluster def get_configuration_endpoint(self) -> str: return self.get_first_replication_group()["ConfigurationEndpoint"]["Address"] #Since the code can throw exceptions, we define this class to make the code more readable and #so we won't forget to delete the cluster class ElastiCacheCMEManager: def __init__(self, config: ConfigCME = None): self.config = config or ConfigCME() def __enter__(self) -> ElastiCacheClusterCME: self.cluster = ElastiCacheClusterCME.launch(self.config) return self.cluster def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb): self.cluster.delete_cluster()

(Opcional) Cree una clase contenedora para demostrar la conexión del cliente al clúster de Valkey o Redis OSS

Ahora, vamos a crear una clase contenedora para el cliente de redis-py-cluster. Esta clase contenedora permitirá rellenar previamente el clúster con algunas claves y luego ejecutar comandos get repetidos aleatorios.

nota

Este es un paso opcional, pero simplifica el código de la función principal que viene en un paso posterior.

import redis improt random from time import perf_counter_ns, time class DowntimeTestClient: def __init__(self, client): self.client = client # num of keys prefilled self.prefilled = 0 # percent of get above prefilled self.percent_get_above_prefilled = 10 # nil result expected when get hit above prefilled # total downtime in nano seconds self.downtime_ns = 0 # num of success and fail operations self.success_ops = 0 self.fail_ops = 0 self.connection_errors = 0 self.timeout_errors = 0 def replace_client(self, client): self.client = client def prefill_data(self, timelimit_sec=60): end_time = time() + timelimit_sec while time() < end_time: self.client.set(self.prefilled, self.prefilled) self.prefilled += 1 # unsuccesful operations throw exceptions def _exec(self, func): try: start_ns = perf_counter_ns() func() self.success_ops += 1 elapsed_ms = (perf_counter_ns() - start_ns) // 10 ** 6 # upon succesful execution of func # reset random_key to None so that the next command # will use a new random key self.random_key = None except Exception as e: elapsed_ns = perf_counter_ns() - start_ns self.downtime_ns += elapsed_ns # in case of failure- increment the relevant counters so that we will keep track # of how many connection issues we had while trying to communicate with # the cluster. self.fail_ops += 1 if e.__class__ is redis.exceptions.ConnectionError: self.connection_errors += 1 if e.__class__ is redis.exceptions.TimeoutError: self.timeout_errors += 1 def _repeat_exec(self, func, seconds): end_time = time() + seconds while time() < end_time: self._exec(func) def _new_random_key_if_needed(self, percent_above_prefilled): if self.random_key is None: max = int((self.prefilled * (100 + percent_above_prefilled)) / 100) return random.randint(0, max) return self.random_key def _random_get(self): key = self._new_random_key_if_needed(self.percent_get_above_prefilled) result = self.client.get(key) # we know the key was set for sure only in the case key < self.prefilled if key < self.prefilled: assert result.decode("UTF-8") == str(key) def repeat_get(self, seconds=60): self._repeat_exec(self._random_get, seconds) def get_downtime_ms(self) -> int: return self.downtime_ns // 10 ** 6 def do_get_until(self, cond_check): while not cond_check(): self.repeat_get() # do one more get cycle once condition is met self.repeat_get()

Cree la función principal que muestre el proceso de cambio de la configuración de cifrado en tránsito

Ahora, definamos la función principal, que hará lo siguiente:

  1. Cree el clúster con el cliente boto3. ElastiCache

  2. Inicialice el redis-py-cluster cliente que se conectará al clúster con una conexión clara TCP sin ella. TLS

  3. El cliente de redis-py-cluster rellena previamente el clúster con algunos datos.

  4. El cliente boto3 activará la TLS migración de no a preferido. TLS TLS

  5. Mientras se migra el clúster TLSPreferred, el redis-py-cluster TCP cliente enviará get operaciones repetidas al clúster hasta que finalice la migración.

  6. Una vez TLS Preferred finalizada la migración a, confirmaremos que el clúster admite el cifrado en tránsito. Después, crearemos un redis-py-cluster cliente que se conectará al clúster conTLS.

  7. Enviaremos algunos get comandos utilizando el TLS cliente nuevo y el TCP cliente anterior.

  8. El cliente boto3 activará la TLS migración de uno TLS Preferred a TLS uno obligatorio.

  9. Mientras se migra el clúster a la TLS ubicación requerida, el redis-py-cluster TLS cliente enviará get operaciones repetidas al clúster hasta que finalice la migración.

import redis def init_cluster_client( cluster: ElastiCacheClusterCME, prefill_data: bool, TLS: bool = True) -> DowntimeTestClient: # we must use for the host name the cluster configuration endpoint. redis_client = redis.RedisCluster( host=cluster.get_configuration_endpoint(), ssl=TLS, socket_timeout=0.25, socket_connect_timeout=0.1 ) test_client = DowntimeTestClient(redis_client) if prefill_data: test_client.prefill_data() return test_client if __name__ == '__main__': config = ConfigCME(TLS=False, instance_type="cache.m5.large") with ElastiCacheCMEManager(config) as cluster: # create a client that will connect to the cluster with clear tcp connection test_client_tcp = init_cluster_client(cluster, prefill_data=True, TLS=False) # migrate the cluster to TLS Preferred cluster.modify_transit_encryption_mode(new_transit_encryption_mode="preferred") # do repeated get commands until the cluster finishes the migration to TLS Preferred test_client_tcp.do_get_until(cluster.is_available) # verify that in transit encryption is enabled so that clients will be able to connect to the cluster with TLS assert cluster.get_transit_encryption_enabled() == True # create a client that will connect to the cluster with TLS connection. # we must first make sure that the cluster indeed supports TLS test_client_tls = init_cluster_client(cluster, prefill_data=True, TLS=True) # by doing get commands with the tcp client for 60 more seconds # we can verify that the existing tcp connection to the cluster still works test_client_tcp.repeat_get(seconds=60) # do get commands with the new TLS client for 60 more seconds test_client_tcp.repeat_get(seconds=60) # migrate the cluster to TLS required cluster.modify_transit_encryption_mode(new_transit_encryption_mode="required") # from this point the tcp clients will be disconnected and we must not use them anymore. # do get commands with the TLS client until the cluster finishes migartion to TLS required mode. test_client_tls.do_get_until(cluster.is_available)