1 访问控制概述
1.1 概述
- kubernetes作为一个分布式集群的管理工具,保证集群的安全性是其一个重要的任务。所谓的安全性其实就是保证对kubernetes的各种客户端进行认证和授权操作。
1.2 客户端
- 在kubernetes集群中,客户端通常由两类:
- User Account:一般是独立于kubernetes之外的其他服务管理的用户账号。
- Service Account:kubernetes管理的账号,用于为Pod的服务进程在访问kubernetes时提供身份标识。
1.3 认证、授权和准入控制
- API Server是访问和管理资源对象的唯一入口。任何一个请求访问API Server,都要经过下面的三个流程:
- Authentication(认证):身份鉴别,只有正确的账号才能通过认证。
- Authorization(授权):判断用户是否有权限对访问的资源执行特定的动作。
- Admission Control(注入控制):用于补充授权机制以实现更加精细的访问控制功能。
2 认证管理
2.1 kubernetes的客户端身份认证方式
- kubernetes集群安全的关键点在于如何识别并认证客户端身份,它提供了3种客户端身份认证方式:
- HTTP Base认证:
- 通过用户名+密码的方式进行认证。
- 这种方式是把“用户名:密码”用BASE64算法进行编码后的字符串放在HTTP请求中的Header的Authorization域里面发送给服务端。服务端收到后进行解码,获取用户名和密码,然后进行用户身份认证的过程。
- HTTP Token认证:
- 通过一个Token来识别合法用户。
- 这种认证方式是用一个很长的难以被模仿的字符串—Token来表明客户端身份的一种方式。每个Token对应一个用户名,当客户端发起API调用请求的时候,需要在HTTP的Header中放入Token,API Server接受到Token后会和服务器中保存的Token进行比对,然后进行用户身份认证的过程。
- HTTPS证书认证:
- 基于CA根证书签名的双向数字证书认证方式。
- 这种认证方式是安全性最高的一种方式,但是同时也是操作起来最麻烦的一种方式。
2.2 HTTPS认证过程
- 证书申请和下发:HTTPS通信双方的服务器向CA机构申请证书,CA机构发根证书、服务端证书及私钥给申请者。
- 客户端和服务器的双向认证:
- ①客户端向服务端发起请求,服务端下发自己的证书给客户端。客户端收到证书后,通过私钥解密证书,在证书中获取服务端的私钥。客户端利用服务器端的公钥认证证书中的信息,如果一致,则认可这个服务器。
- ②客户端发送自己的证书给服务器端,服务端接收到证书后,通过私钥解密证书。在证书中获取客户端的公钥,并用该公钥认证证书信息,确认客户端是否合法。
- 服务器端和客户端进行通信。
- ①服务器端和客户端协商好加密方案后,客户端会产生一个随机的私钥并加密,然后发送到服务器端。
- ②服务器端接收到这个私钥后,双方接下来通信的所有内容都通过该随机私钥加密。
2.3 总结
- kubernetes允许同时配置多种认证方式,只要其中任意一种方式认证通过即可。
3 授权管理
3.1 概述
- 授权发生在认证成功之后,通过认证就可以知道请求用户是谁,然后kubernetes会根据事先定义的授权策略来决定用户是否有权限访问,这个过程就称为授权。
- 每个发送到API Server的请求都带上了用户和资源的信息:比如发送请求的用户、请求的路径、请求的动作等,授权就是根据这些信息和授权策略进行比较,如果符合策略,则认为授权通过,否则会返回错误。
3.2 API Server目前支持的几种授权策略
- AlwaysDeny:表示拒绝所有请求,一般用于测试。
- AlwaysAllow:允许接收所有的请求,相当于集群不需要授权流程(kubernetes默认的策略)。
- ABAC:基于属性的访问控制,表示使用用户配置的授权规则对用户请求进行匹配和控制。
- Webhook:通过调用外部REST服务对用户进行授权。
- Node:是一种专用模式,用于对kubelet发出的请求进行访问控制。
- RBAC:基于角色的访问控制(kubeadm安装方式下的默认选项)。
3.3 RBAC
3.3.1 概述
- RBAC(Role Based Access Control):基于角色的访问控制,主要是在描述一件事情:给哪些对象授权了哪些权限。
- RBAC涉及到了下面几个概念:
- 对象:User、Groups、ServiceAccount。
- 角色:代表着一组定义在资源上的可操作的动作(权限)的集合。
- 绑定:将定义好的角色和用户绑定在一起。
- RBAC还引入了4个顶级资源对象:
- Role、ClusterRole:角色,用于指定一组权限。
- RoleBinding、ClusterRoleBinding:角色绑定,用于将角色(权限的集合)赋予给对象。
3.3.2 Role、ClusterRole
- 一个角色就是一组权限的集合,这里的权限都是许可形式的(白名单)。
- Role的资源清单文件:
# Role只能对命名空间的资源进行授权,需要指定namespace
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
name: authorization-role
namespace: dev
rules:
- apiGroups: [""] # 支持的API组列表,""空字符串,表示核心API群
resources: ["pods"] # 支持的资源对象列表
verbs: ["get","watch","list"]
- ClusterRole的资源清单文件:
# ClusterRole可以对集群范围内的资源、跨namespace的范围资源、非资源类型进行授权
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
name: authorization-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""] # 支持的API组列表,""空字符串,表示核心API群
resources: ["pods"] # 支持的资源对象列表
verbs: ["get","watch","list"]
rules中的参数说明:
- apiGroups:
- 支持的API组列表。
- “”,”apps”,”autoscaling”,”batch”。
- resources:
- 支持的资源对象列表。
- “services”,”endpoints”,”pods”,”secrets”,”configmaps”,”crontabs”,”deployments”,”jobs”,”nodes”,”rolebindings”,”clusterroles”,”daemonsets”,”replicasets”,”statefulsets”,”horizontalpodautoscalers”,”replicationcontrollers”,”cronjobs”。
- verbs:
- 对资源对象的操作方法列表。
- “get”, “list”, “watch”, “create”, “update”, “patch”, “delete”, “exec”。
3.3.3 RoleBinding、ClusterRoleBinding
- 角色绑定用来把一个角色绑定到一个目标对象上,绑定目标可以是User、Group或者ServiceAccount。
- RoleBinding的资源清单文件:
# RoleBinding可以将同一namespace中的subject对象绑定到某个Role下,则此Subject具有该Role定义的权限
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
name: authorization-role-binding
namespace: dev
subjects:
- kind: User
name: xudaxian
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: Role
name: authorization-role
- ClusterRoleBinding的资源清单文件:
# ClusterRoleBinding在整个集群级别和所有namespaces将特定的subject与ClusterRole绑定,授予权限
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
- kind: User
name: xudaxian
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: authorization-clusterrole
3.3.4 RoleBinding引用ClusterRole进行授权
- RoleBinding可以引用ClusterRole,对属于同一命名空间内ClusterRole定义的资源主体进行授权。
- 一种很常用的做法是,集群管理员为集群范围预定义好一组角色(ClusterRole),然后在多个命名空间中重复使用这些ClusterRole。这样可以大幅度提高授权管理工作效率,也使得各个命名空间下的基础性授权规则和使用体验保持一致。
# 虽然authorization-clusterrole是一个集群角色,但是因为使用了RoleBinding
# 所以xudaxian只能读取dev命名空间中的资源
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
- kind: User
name: xudaxian
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: authorization-clusterrole
3.4 RBAC实战
3.4.1 需求
- 创建一个只能管理dev命名空间下Pods资源的账号。
3.4.2 创建账号
- 创建证书:
cd /etc/kubernetes/pki/
(umask 077;openssl genrsa -out devman.key 2048)
用API Server的证书去签署证书:
签名申请:申请的用户是devman,组是devgroup
openssl req -new -key devman.key -out devman.csr -subj "/CN=devman/O=devgroup"
签署证书:
openssl x509 -req -in devman.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out devman.crt -days 3650
设置集群、用户、上下文信息:
kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --server=https://192.168.18.100:6443
kubectl config set-credentials devman --embed-certs=true --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/devman.crt --client-key=/etc/kubernetes/pki/devman.key
kubectl config set-context devman@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devman
- 切换账号到devman:
kubectl config use-context devman@kubernetes
- 查看dev下的Pod,发现没有权限:
kubectl get pods -n dev
- 切换到admin账户:
kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes
3.4.3 创建Role和RoleBinding,为devman授权
- 创建dev-role.yaml文件,内容如下:
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
name: dev-role
namespace: dev
rules:
- apiGroups: [""] # 支持的API组列表,""空字符串,表示核心API群
resources: ["pods"] # 支持的资源对象列表
verbs: ["get","watch","list"]
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
name: authorization-role-binding
namespace: dev
subjects:
- kind: User
name: devman
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
kind: Role
name: dev-role
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
- 创建Role和RoleBinding:
kubectl create -f dev-role.yaml
3.4.4 切换账户,再次验证
- 切换账户到devman:
kubectl config use-context devman@kubernetes
- 再次查看:
kubectl get pod -n dev
- 切回admin账户:
kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes
4 准入控制
4.1 概述
- 通过了前面的认证和授权之后,还需要经过准入控制通过之后,API Server才会处理这个请求。
- 准入控制是一个可配置的控制器列表,可以通过在API Server上通过命令行设置选择执行哪些注入控制器。
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,PersistentVolumeLabel,DefaultStorageClass,ResourceQuota,DefaultTolerationSeconds
- 只有当所有的注入控制器都检查通过之后,API Server才会执行该请求,否则返回拒绝。
4.2 当前可配置的Admission Control(准入控制)
- AlwaysAdmit:允许所有请求。
- AlwaysDeny:禁止所有请求,一般用于测试。
- AlwaysPullImages:在启动容器之前总去下载镜像。
- DenyExecOnPrivileged:它会拦截所有想在Privileged Container上执行命令的请求。
- ImagePolicyWebhook:这个插件将允许后端的一个Webhook程序来完成admission controller的功能。
- Service Account:实现ServiceAccount实现了自动化。
- SecurityContextDeny:这个插件将使用SecurityContext的Pod中的定义全部失效。
- ResourceQuota:用于资源配额管理目的,观察所有请求,确保在namespace上的配额不会超标。
- LimitRanger:用于资源限制管理,作用于namespace上,确保对Pod进行资源限制。
- InitialResources:为未设置资源请求与限制的Pod,根据其镜像的历史资源的使用情况进行设置。
- NamespaceLifecycle:如果尝试在一个不存在的namespace中创建资源对象,则该创建请求将被拒 绝。当删除一个namespace时,系统将会删除该namespace中所有对象。
- DefaultStorageClass:为了实现共享存储的动态供应,为未指定StorageClass或PV的PVC尝试匹配默认StorageClass,尽可能减少用户在申请PVC时所需了解的后端存储细节。
- DefaultTolerationSeconds:这个插件为那些没有设置forgiveness tolerations并具有notready:NoExecute和unreachable:NoExecute两种taints的Pod设置默认的“容忍”时间,为5min。
- PodSecurityPolicy:这个插件用于在创建或修改Pod时决定是否根据Pod的security context和可用的 PodSecurityPolicy对Pod的安全策略进行控制