kubernetes集群实战——API访问控制（openssl认证、rbac授权和准入控制）

1.API 访问控制

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

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。

2. Authentication（认证）

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 )。

2.1 创建serviceaccount

[root@server2 cm]# kubectl get sa
NAME      SECRETS   AGE
default   1         30h
[root@server2 cm]# kubectl create serviceaccount admin	##创建serviceaccount
serviceaccount/admin created
[root@server2 cm]# kubectl get sa
NAME      SECRETS   AGE
admin     1         12s
default   1         30h
[root@server2 cm]# kubectl describe sa admin  ##此时k8s为用户自动生成认证信息，但没有授权
Name:                admin
Namespace:           default
Labels:              
Annotations:         
Image pull secrets:  
Mountable secrets:   admin-token-f47hh
Tokens:              admin-token-f47hh
Events:              
[root@server2 cm]# 

添加secrets到serviceaccount中：

[root@server2 cm]# kubectl patch serviceaccount admin -p '{"imagePullSecrets": [{"name": "myregistrykey"}]}'
serviceaccount/admin patched
[root@server2 cm]# kubectl describe sa admin 
Name:                admin
Namespace:           default
Labels:              
Annotations:         
Image pull secrets:  myregistrykey (not found)
Mountable secrets:   admin-token-f47hh
Tokens:              admin-token-f47hh
Events:              
[root@server2 cm]# 

把serviceaccount和pod绑定起来：
在harbor仓库中新建westos项目，导入实验所需镜像game2048



编辑pod.yml文件，未添加认证信息时镜像拉取失败

[root@server2 cm]# vim pod.yml
[root@server2 cm]# cat pod.yml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
    name: mypod
spec:
  containers:
  - name: game2048
    image: reg.westos.org/westos/game2048
[root@server2 cm]# kubectl apply -f pod.yml 
pod/mypod created
[root@server2 cm]# kubectl get pod
NAME                             READY   STATUS             RESTARTS   AGE
mypod                            0/1     ImagePullBackOff   0          18s
[root@server2 cm]# 

添加认证信息后，pod成功运行，镜像拉取成功

[root@server2 cm]# vim pod.yml 
[root@server2 cm]# kubectl apply -f pod.yml 
pod/mypod created
[root@server2 cm]# kubectl get pod
NAME    READY   STATUS              RESTARTS   AGE
mypod   0/1     ContainerCreating   0          3s
[root@server2 cm]# kubectl get pod
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mypod   1/1     Running   0          10s
[root@server2 cm]# cat pod.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
    name: mypod
spec:
  containers:
  - name: game2048
    image: reg.westos.org/westos/game2048
  serviceAccountName: admin	##添加认证信息
[root@server2 cm]#

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

2.2 创建UserAccount

用来登陆我们api的，不是给pod来使用的，而是给我们人为编写脚本或连接apiserver时使用的

cd /etc/kubernetes/pki/
openssl genrsa -out test.key 2048	##生成key
openssl req -new -key test.key -out test.csr -subj "/CN=test"	##通过这个key生成证书请求
openssl  x509 -req -in test.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key  -CAcreateserial -out test.crt -days 365	##通过证书请求生成相应的证书：test.crt
openssl x509 -in test.crt -text -noout	##查看证书信息

创建证书
openssl和openssh的区别：一个是协议，一个是服务，openssh是远程连接的加密服务，openssl是协议，整个ca都是通过openssl建立的
通过这个key生成证书请求
通过证书请求生成相应的证书：test.crt

kubectl config set-credentials test --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/test.crt --client-key=/etc/kubernetes/pki/test.key --embed-certs=true	
##把生成的证书和key放到集群中，让我们的集群可以识别到，生成用户test，证书和key与test用户做了个绑定
kubectl  config view	##显示查看

kubectl config set-context test@kubernetes --cluster=kubernetes --user=test	##针对test用户设置信息来应用k8s集群
kubectl config use-context test@kubernetes	##使用context，切换成了test
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

3. Authorization（授权）

3.1 什么是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的四种类型：Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBindin

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。
RoleBinding是对某个namespace 内授权，ClusterRoleBinding适用在集群范围内使用。

3.2 RBAC授权

创建Role（权限的集合）

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"]

创建RoleBinding
看到切换成test用户后可以对集群资源操控

kind: RoleBinding	##RoleBinding是对某个namespace 内授权
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: test-read-pods
  namespace: default
subjects:	##将role中定义的权限授予给test
- kind: User
  name: test
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: myrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

无法操作控制器



ClusterRole示例
使用rolebinding绑定clusterRole




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

可以访问集群系统资源，但无法查看namespace

4. 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:

而用户组所对应的内置名字是：
system:serviceaccounts:

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

Kubernetes 还提供了四个预先定义好的 ClusterRole 来供用户直接使用：
cluster-amdin
admin
edit
view

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