【Kubernetes】k8s集群安全机制
目录一.认证
1.k8s集群内的三种认证方式
2.k8s集群内的认证说明
2.1.需要被认证的访问范例
2.2.安全性说明
2.3.证书颁发的方式
2.4.kubeconfig
2.5.Service Account
2.6.Secret 与 SA 的关系
二.鉴权
1.鉴权的方式
2.RBAC的角色与角色绑定
2.1.RBAC的角色
2.2.RBAC的角色绑定
2.3.RBAC的主体（subject）
3.Role and ClusterRole的区别与运用
3.1.Role的运用
3.2.ClusterRole的运用
4.RoleBinding 与 ClusterRoleBinding 的区别与运用
4.1.RoleBinding的运用
4.2.ClusterRoleBinding 的运用
5.Resources
三.准入控制
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。API
Server 是集群内部各个组件通讯的中介， 也是外部控制的入口。以是 Kubernetes 的安全机制基
本就是围绕掩护 API Server 来计划的
好比 kubectl 如果想向 API Server 请求资源，需要过三关，第一关是认证（Authentication），第
二关是鉴权（Authorization）， 第三关是准入控制（Admission Control），只有通过这三关才可
能会被 K8S 创建资源
一.认证
1.k8s集群内的三种认证方式
[*]HTTP Token 认证：通过一个 Token 来辨认正当用户
HTTP Token 的认证是用一个很长的特别编码方式的而且难以被模仿的 Token 字符串来表达客户的
一种方式。Token 是一个很长的很复杂的字符串，每一个 Token 对应一个用户名存储在 API
Server 能访问的文件中。当客户端发起 API 调用请求时，需要在 HTTP Header 里放入 Token。
[*]HTTP Base 认证：通过用户名+密码的方式认证
用户名:密码 用 BASE64 算法进行编码后的字符串放在 HTTP Request 中的 Heather Authorization
域里发送给服务端， 服务端收到后进行解码，获取用户名及密码。
[*]HTTPS 证书认证（最严格）：基于 CA 根证书署名的客户端身份认证方式。
注：Token 认证和 Base 认证方式只能进行服务端对客户端的单向认证，而客户端不知道服务端
是否正当；而 HTTPS 证书认证方式 则可以实现双向认证
2.k8s集群内的认证说明
2.1.需要被认证的访问范例
[*]Kubernetes 组件对 API Server 的访问：kubectl、kubelet、kube-proxy
[*]Kubernetes 管理的 Pod 对 API Server 的访问：Pod（coredns,dashborad 也是以 Pod 形式运行）
2.2.安全性说明
[*]Controller Manager、Scheduler 与 API Server 在同一台呆板，以是直接使用 API Server 的非安全端口访问（好比 8080 端口）
[*]kubectl、kubelet、kube-proxy 访问 API Server 就都需要证书进行 HTTPS 双向认证，端标语使用 6443
2.3.证书颁发的方式
[*]手动签发：使用二进制部署时，需要先手动跟 CA 进行签发 HTTPS 证书
[*]自动签发：kubelet 首次访问 API Server 时，使用 token 做认证，通事后，Controller Manager 会为 kubelet 天生一个证书， 以后的访问都是用证书做认证了
2.4.kubeconfig
kubeconfig 文件包罗集群参数（CA 证书、API Server 所在），客户端参数（上面天生的证书和私
钥），集群 context 上下文参数 （集群名称、用户名）。Kubenetes 组件（如 kubelet、kube-
proxy）通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群 ，连接到 apiserver。
也就是说 kubeconfig 文件既是一个集群的描述，也是集群认证信息的添补。包罗了集群的访问方
式和认证信息。kubectl 文件默认位于 ~/.kube/config
2.5.Service Account
Service Account是为了方便 Pod 中的容器访问API Server。由于 Pod 的创建、销毁是动态的，所
以要为每一个 Pod 手动天生证书就不可行了。 Kubenetes 使用了 Service Account 来循环认证，
从而解决了 Pod 访问API Server的认证标题。
2.6.Secret 与 SA 的关系
Kubernetes 计划了一种资源对象叫做 Secret，分为两类：
[*]用于保存 ServiceAccount 的 service-account-token
[*]用于保存用户自界说保密信息的 Opaque
Service Account 中包罗三个部分
[*]Token：是使用 API Server 私钥署名的 Token 字符串序列号，用于访问 API Server 时，Server 端认证
[*]ca.crt：ca 根证书，用于 Client 端验证 API Server 发送来的证书
[*]namespace：标识这个 service-account-token 的作用域名空间
默认环境下，每个 namespace 都会有一个 Service Account，如果 Pod 在创建时没有指定
Service Account，就会使用 Pod 所属的 namespace 的 Service Account。每个 Pod 在创建后都会
自动设置 spec.serviceAccount 为 default（除非指定了其他 Service Accout）
二.鉴权
1.鉴权的方式
之前的认证（Authentication）过程，只是确定通讯的双方都确认了对方是可信的，可以相互通
信。而鉴权是确定请求方有哪些资源的权限。API Server 目前支持以下几种授权策略：（通过 API
Server 的启动参数 “--authorization-mode” 设置）
[*]AlwaysDeny：表示拒绝全部的请求，一般用于测试
[*]AlwaysAllow：允许接收全部请求，如果集群不需要授权流程，则可以接纳该策略，一般用于测试
[*]ABAC（Attribute-Based Access Control）：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。也就是说界说一个访问范例的属性，用户可以使用这个属性访问对应的资源。此方式设置较为繁琐，每次设置需要界说一长串的属性才可以。
[*]Webhook：通过调用外部 REST 服务对用户进行授权，即可在集群外部对K8S进行鉴权
[*]RBAC（Role-Based Access Control）：基于角色的访问控制，K8S自1.6版本起默认使用规则
RBAC 相对别的访问控制方式，拥有以下上风
[*]对集群中的资源（Pod,Deployment,Service）和非资源（元信息大概资源状态）均拥有完整的覆盖
[*]整个 RBAC 完全由几个 API 资源对象完成，同别的 API 资源对象一样，可以用 kubectl 或 API 进行操纵
[*]可以在运行时进行调整，无需重启 API Server，而 ABAC 则需要重启 API Server
RBAC 的 API 资源对象说明
RBAC 引入了 4 个新的顶级资源对象：Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding，4
种对象范例均可以通过 kubectl 与 API Server 操纵
2.RBAC的角色与角色绑定
2.1.RBAC的角色
[*]Role：授权指定定名空间的资源控制权限
[*]ClusterRole：可以授权全部定名空间的资源控制权限
如果使用 RoleBinding 绑定 ClusterRole，仍会受到定名空间的影响；如果使用
ClusterRoleBinding 绑定 ClusterRole， 将会作用于整个 K8S 集群
2.2.RBAC的角色绑定
[*]RoleBinding：将角色绑定到主体（即subject）
[*]ClusterRoleBinding：将集群角色绑定到主体
2.3.RBAC的主体（subject）
[*]User：用户
[*]Group：用户组
[*]ServiceAccount：服务账号
User 使用字符串表示，它的前缀 system: 是系统保存的，集群管理员应该确保普通用户不会使用
这个前缀格式；Group 书写格式与 User 雷同，同样 system: 前缀也为系统保存。
Pod使用 ServiceAccount 认证时，service-account-token 中的 JWT 会保存用户信息。 有了用户
信息，再创建一对角色/角色绑定（集群角色/集群角色绑定）资源对象，就可以完成权限绑定了。
3.Role and ClusterRole的区别与运用
3.1.Role的运用
在 RBAC API 中，Role 表示一组规则权限，权限只能增长（累加权限），不存在一个资源一开始
就有很多权限而通过 RBAC 对其进行减少的操纵。也就是说只有白名单权限，而没有黑名单权限
的概念
Role的字段界说
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1#指定 core API 组和版本
kind: Role #指定类型为 Role
metadata:
namespace: default #使用默认命名空间
name: pod-reader #Role 的名称
rules: #定义规则
- apiGroups: [""]#标明 core API 组
resources: ["pods"]#资源对象为 Pod 类型
verbs: ["get", "watch", "list"]#被授予的操作权限 以上配置的意义是，如果把 pod-reader 这个 Role 赋予给一个用户，那么这个用户将在 default
定名空间中具有对 Pod 资源对象 进行 get（获取）、watch（监听）、list（列出）这三个操纵权
限
rule.verbs字段的权限说明
get: 获取资源信息
list： 列表
watch：监听
create创建
update更新
patch 补丁
delete：删除 3.2.ClusterRole的运用
Role 只能界说在一个 namespace 中，如果想要跨 namespace 则可以创建 ClusterRole，也就
是说界说 ClusterRole 不需要绑定 namespace
ClusterRole 示例
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
# "namespace" 被忽略，因为 ClusterRoles 不受名字空间限制
name: secret-reader
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["secrets"]#资源对象为 Secret 类型
verbs: ["get", "watch", "list"] 4.RoleBinding 与 ClusterRoleBinding 的区别与运用
4.1.RoleBinding的运用
[*]RoloBinding 可以将角色中界说的权限授予用户或用户组，RoleBinding 包罗一组主体（subject），subject 中包罗有不同形式的待授予权限资源范例（User，Group，ServiceAccount）；
[*]RoloBinding 同样包罗对被绑定的 Role 引用；
[*]RoleBinding 适用于某个定名空间内授权，而 ClusterRoleBinding 适用于集群范围内的授权
RoleBinding 示例1：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
name: read-pods
namespace: default
subjects:
- kind: User
name: zhangsan
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
kind: Role
name: pod-reader
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
#将 default 命名空间的 pod-reader Role 授予 zhangsan 用户，此后 zhangsan 用户在 default 命名空间中将具有 pod-reader 的权限。 RoleBinding 同样可以引用 ClusterRole 来对当前 namespace 内 User、Group 或 ServiceAccount
进行授权， 这种操纵允许集群管理员在整个集群内界说一些通用的 ClusterRole，然后在不同的
namespace 中使用 RoleBinding 来引用
RoleBinding 示例2：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
name: read-secrets
namespace: kube-public
subjects:
- kind: User
name: lisi
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
kind: ClusterRole
name: secret-reader
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io 4.2.ClusterRoleBinding 的运用
使用 ClusterRoleBinding 可以对整个集群中的全部定名空间资源权限进行授权
ClusterRoleBinding 示例：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: read-secrets-global
subjects:
- kind: Group
name: manager
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
kind: ClusterRole
name: secret-reader
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io 5.Resources
Kubernetes 集群内一些资源一般以其名称字符串来表示，这些字符串一般会在 API 的 URL 所在中
出现； 同时某些资源也会包罗子资源，比方 log 资源就属于 pods 的子资源，API 中对 Pod 日志的
请求 URL 样比方下
GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}/log
kubectl get pods myapp-demo1 -n default
HTTP GET https://<apiserver address>/api/v1/namespaces/default/pods/myapp-demo1/log
#在这里，pods 对应名字空间作用域的 Pod 资源，而 log 是 pods 的子资源。
如果要在 RBAC 授权模型中控制这些子资源的访问权限，可以通过 / 分隔符来分隔资源和子资源实现。 #以下是一个定义允许某主体读取 pods 同时访问这些 Pod 的 log 子资源的 Role 定义样例：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
namespace: default
name: pod-and-pod-logs-reader
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["pods", "pods/log"]
verbs: ["get", "list"]
#rules.verbs有："get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete", "exec"
#rules.resources有："services", "endpoints", "pods", "secrets", "configmaps", "crontabs", "deployments", "jobs", "nodes", "rolebindings", "clusterroles", "daemonsets", "replicasets", "statefulsets", "horizontalpodautoscalers", "replicationcontrollers", "cronjobs"
#rules.apiGroups有："","apps", "autoscaling", "batch" 三.准入控制
准入控制是 API Server 的一个准入控制器插件列表，通过添加不同的插件，实现额外的准入控制
规则。发送到 API Server 的请求都需要颠末这个列表中的每个准入控制器插件的查抄，查抄不通
过，则拒绝请求
一般建议直接接纳官方默认的准入控制器
官方准入控制器推荐列表（不同版本各有不同）
NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,DefaultStorageClass,DefaultTolerationSecond
s,MutatingAdmissionWebhook,ValidatingAdmissionWebhook,ResourceQuota,NodeRestriction
列举几个插件的功能
[*]NamespaceLifecycle：用于定名空间回收，防止在不存在的 namespace 上创建对象，防止删除系统预置 namespace，删除 namespace 时，连带删除它的全部资源对象。
[*]LimitRanger：用于配额管理，确保请求的资源量不会凌驾资源所在 Namespace 的 LimitRange 的限制。
[*]ServiceAccount：用于在每个 Pod 中自动化添加 ServiceAccount，方便访问 API Server。
[*]ResourceQuota：基于定名空间的高级配额管理，确保请求的资源数量不会凌驾资源的 ResourceQuota 限制。
[*]NodeRestriction： 用于 Node 参加到 K8S 群会合以最小权限运行。
官方文档参考：https://kubernetes.io/zh/docs/reference/access-authn-authz/admission-
controllers/
资源限制 - Pod
Kubernetes对资源的限制现实上是通过cgroup来控制的，cgroup是容器的一组用来控制内核如何
运行历程的相干属性集合。针对内存、CPU 和各种设备都有对应的 cgroup
默认环境下，Pod 运行没有 CPU 和内存的限额。这意味着系统中的任何 Pod 将能够像实行该 Pod
所在的节点一样， 斲丧足够多的 CPU 和内存。一般会针对某些应用的 pod 资源进行资源限制，
这个资源限制是通过 resources 的 requests 和 limits 来实现。requests 为创建 Pod 时初始要分配
的资源，limits 为 Pod 最高请求的资源值
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