Kubernetes - 实战(5)

16、Kubernetes - 实战：k8s访问控制（认证，授权）

一、kubernetes访问控制原理

Authentication（认证）

认证方式现共有8种，可以启用一种或多种认证方式，只要有一种认证方式通过，就不再进行其它方式的认证。通常启用X509 Client Certs和Service Accout Tokens两种认证方式。

Kubernetes集群有两类用户：由Kubernetes管理的Service Accounts （服务账户）和（Users Accounts）普通账户。k8s中账号的概念不是我们理解的账号，它并不真的存在，它只是形式上存在。

Authorization（授权）

必须经过认证阶段，才到授权请求，根据所有授权策略匹配请求资源属性，决定允许或拒绝请求。授权方式现共有6种，AlwaysDeny、AlwaysAllow、ABAC、RBAC、Webhook、Node。默认集群强制开启RBAC。

Admission Control（准入控制）

用于拦截请求的一种方式，运行在认证、授权之后，是权限认证链上的最后一环，对请求API资源对象进行修改和校验。

注意：以上三个流程必须按照流程走，即先认证，再授权，最后准入控制。

访问k8s的API Server的客户端主要分为两类：

kubectl ：用户家目录中的 .kube/config 里面保存了客户端访问API Server的密钥相关信息，这样当用kubectl访问k8s时，它就会自动读取该配置文件，向API Server发起认证，然后完成操作请求。
pod：Pod中的进程需要访问API Server，如果是人去访问或编写的脚本去访问，这类访问使用的账号为：UserAccount；而Pod自身去连接API Server时，使用的账号是：ServiceAccount，生产中后者使用居多。

kubectl 向apiserver发起的命令,采用的是http方式,其实就是对URL发起增删改查的操作。

$kubectl proxy --port=8888 &
$curl http://localhost:8888/api/v1/namespaces/default
$curl http://localhost:8888/apis/apps/v1/namespaces/default/deployments

以上两种api的区别是：

api它是一个特殊链接,只有在核心v1群组中的对象才能使用。
apis 它是一般API访问的入口固定格式名。

UserAccount与serviceaccount：

用户账户是针对人而言的。服务账户是针对运行在 pod 中的进程而言的。

用户账户是全局性的。其名称在集群各 namespace 中都是全局唯一的，未来的用户资源不会做 namespace 隔离，服务账户是 namespace 隔离的。

通常情况下，集群的用户账户可能会从企业数据库进行同步，其创建需要特殊权限，并且涉及到复杂的业务流程。服务账户创建的目的是为了更轻量，允许集群用户为了具体的任务创建服务账户 ( 即权限最小化原则 )。

二、认证示例

serviceaccount示例

创建serviceaccount：

$ kubectl create serviceaccount admin
serviceaccount/admin created

此时k8s为用户自动生成认证信息，但没有授权

$ kubectl describe sa admin             
Name:                admin
Namespace:           default
Labels:              <none>
Annotations:         <none>
Image pull secrets:  <none>
Mountable secrets:   admin-token-6xfpp
Tokens:              admin-token-6xfpp
Events:              <none>

添加secrets到serviceaccount中：

$ kubectl patch serviceaccount admin -p '{"imagePullSecrets": [{"name": "myregistrykey"}]}'

**这个myregistrykey是之前做仓库secret创建的**

把serviceaccount和pod绑定起来：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp
   labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: reg.westos.org/cl/nginx			#私有仓库
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
  serviceAccountName: admin

将认证信息添加到serviceAccount中，要比直接在Pod指定imagePullSecrets要安全很多。

UserAccount示例

创建UserAccount：

# cd /etc/kubernetes/pki/
# openssl genrsa -out test.key 2048		#输出2048位加密的key
# openssl req -new -key test.key -out test.csr -subj "/CN=test"		#制作名为test.csr的证书请求
# openssl  x509 -req -in test.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key  -CAcreateserial -out test.crt -days 365			#申请证书
# openssl x509 -in test.crt -text -noout		#查看证书

使用创建的证书：

$ kubectl config set-credentials test --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/test.crt --client-key=/etc/kubernetes		/pki/test.key --embed-certs=true	#注入证书
$ kubectl  config view			#查看配置
$ kubectl config set-context test@kubernetes --cluster=kubernetes --user=test			#将用户test添加到context中
$ kubectl config use-context test@kubernetes		#切换用户
$ kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes		#切换用户
$ kubectl config get-context 		#查看当前用户

切换用户后查看pod：

$ $ kubectl  get pod
Error from server (Forbidden): pods is forbidden: User "test" cannot list resource "pods" in API group "" in the namespace "default"

此时用户通过认证，但还没有权限操作集群资源，需要继续添加授权。

注意授权时需要切换成 kubernetes-admin用户。

三、RBAC 授权

RBAC（Role Based Access Control）：基于角色访问控制授权。

允许管理员通过Kubernetes API动态配置授权策略。RBAC就是用户通过角色与权限进行关联。
RBAC只有授权，没有拒绝授权，所以只需要定义允许该用户做什么即可。
RBAC包括四种类型：Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding 即角色、角色绑定、集群角色、集群角色绑定。

RBAC的三个基本概念：
Subject：被作用者，它表示k8s中的三类主体， user， group， serviceAccount
Role：角色，它其实是一组规则，定义了一组对 Kubernetes API 对象的操作权限。
RoleBinding：定义了“被作用者”和“角色”的绑定关系。

Role 和 ClusterRole

Role是一系列的权限的集合，Role只能授予单个namespace 中资源的访问权限。
ClusterRole 跟 Role 类似，但是可以在集群中全局使用。

RoleBinding和ClusterRoleBinding

RoleBinding是将Role中定义的权限授予给用户或用户组。它包含一个subjects列表(users，groups，service accounts)，并引用该Role或者clusterrole，但注意RoleBinding一定要写单个的namespace。
RoleBinding是对某个namespace 内授权，ClusterRoleBinding适用在集群范围内使用。

四、RBAC示例

以下这些示例需要注意的是：在执行部署文件时需要切换成管理员，即kubernetes-admin。
Role示例

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: default
  name: myrole
rules:
- apiGroups: [""] 
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list", "create", "update", "patch", "delete"]

上述部署文件定义可以个名为myrole的角色，该角色具有对pod一系列操作[“get”, “watch”, “list”, “create”, “update”, “patch”, “delete”]
的权限，并且这个角色是针对默认的namespace。

可以使用 kubectl get role 查看创建的role。
RoleBinding示例

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: test-read-pods
  namespace: default
subjects:
- kind: User
  name: test
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: myrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

上述部署文件定义了一个名为test-read-pods的RoleBinding，表示将用户test和角色 myrole进行绑定，使test用户具有角色myrole所拥有的权限。
运行部署文件后切换成test用户即可查看pod，但是也仅是默认命名空间下的pod，并不能操作svc 或者其他namespace中的pod，这些权限均是在角色中定义好的。
ClusterRole示例

集群角色示例：

kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: myclusterrole
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list", "delete", "create", "update"]
- apiGroups: ["extensions", "apps"]
  resources: ["deployments"]
  verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete"]

该部署文件表示定义一个名为myclusterrole的集群角色，并且该即集群角色对pods和deployments有一系列的权限。
使用角色绑定绑定集群角色

使用rolebinding绑定clusterRole:

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: rolebind-myclusterrole
  namespace:  default
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: myclusterrole
subjects:
- apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: User
  name: test

该部署文件表示使用角色绑定将用户test与集群角色myclusterrole进行绑定，使用户test拥有集群角色myclusterrole所拥有的权限。

注意该方法需要指定namespace。

运行该文件后test用户可以对pods和deployments有一系列的操作，但是没有svc和其他命名空间pod的权限。
clusterrolebinding示例

创建clusterrolebinding：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: clusterrolebinding-myclusterrole
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: myclusterrole
subjects:
- apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: User
  name: test

该部署文件表示使用集群角色绑定将用户test与集群角色绑定，使用户test在所有命名空间namespace中拥有对pods和deployments的一系列权限，这些权限在集群角色的部署文件中定义。

六、服务账户的自动化

服务账户准入控制器（Service account admission controller）

如果该 pod 没有 ServiceAccount 设置，将其 ServiceAccount 设为 default。
保证 pod 所关联的 ServiceAccount 存在，否则拒绝该 pod。
如果 pod 不包含 ImagePullSecrets 设置，那么 将 ServiceAccount 中的 ImagePullSecrets 信息添加到 pod 中。
将一个包含用于 API 访问的 token 的 volume 添加到 pod 中。
将挂载于 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 的 volumeSource 添加到 pod 下的每个容器中。

Token 控制器（Token controller）

检测服务账户的创建，并且创建相应的 Secret 以支持 API 访问。

检测服务账户的删除，并且删除所有相应的服务账户 Token Secret。

检测 Secret 的增加，保证相应的服务账户存在，如有需要，为 Secret 增加 token。

检测 Secret 的删除，如有需要，从相应的服务账户中移除引用。

服务账户控制器（Service account controller）

服务账户管理器管理各命名空间下的服务账户，并且保证每个活跃的命名空间下存在一个名为 “default” 的服务账户

Kubernetes 还拥有“用户组”（Group）的概念：
ServiceAccount对应内置“用户”的名字是：

system:serviceaccount:<ServiceAccount名字 >

而用户组所对应的内置名字是：

system:serviceaccounts:<Namespace名字 >

示例1：表示mynamespace中的所有ServiceAccount

subjects:
- kind: Group
  name: system:serviceaccounts:mynamespace
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

示例2：表示整个系统中的所有ServiceAccount

subjects:
- kind: Group
  name: system:serviceaccounts
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

ubernetes 还提供了四个预先定义好的 ClusterRole 来供用户直接使用：

cluster-amdin 权限最大
admin
edit
view 权限最小

示例：(最佳实践)

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: readonly-default
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: default
  namespace: default
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: view
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

上述部署文件表示将默认namespace下的默认ServiceAccount与内置的集群角色view绑定，使这个ServiceAccount拥有查看集群的权力。