Kubernetes系列七：权限认证和安全Kubernetes介绍 Kubernetes资源 Pod Pod控制器 Sv

在Kubernetes集群中，客户端通常有两类：

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中的服务进程在访问Kubernetes时提供身份标识。

被执行对象Subject：

• User Account：用户，这是有外部独立服务进行管理的，管理员进行私钥的分配，用户可以使用 KeyStone或者Goolge 帐号，甚至一个用户名和密码的文件列表也可以。对于用户的管理集群内部没有一个关联的资源对象，所以用户不能通过集群内部的 API 来进行管理。

• Group：组，这是用来关联多个账户的，集群中有一些默认创建的组，比如cluster-admin。

• Service Account：服务帐号，通过Kubernetes API 来管理的一些用户帐号，和 namespace 进行关联的，适用于集群内部运行的应用程序，需要通过 API 来完成权限认证，所以在集群内部进行权限操作，我们都需要使用到 ServiceAccount.

认证、授权与准入控制

ApiServer是访问及管理资源对象的唯一入口。任何一个请求访问ApiServer，都要经过下面三个流程：

Authentication（认证）：身份鉴别，只有正确的账号才能够通过认证
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（准入控制）：用于补充授权机制以实现更加精细的访问控制功能。

认证管理

Kubernetes集群安全的最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+密码的方式认证

这种认证方式是把“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 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，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调用请求时，需要在HTTP Header里放入Token，API Server接到Token后会跟服务器中保存的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。

授权管理

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ApiServer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。

API Server目前支持以下几种授权策略：

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）

RBAC(Role-Based Access Control) 基于角色的访问控制，主要是在描述一件事情：给哪些对象授予了哪些权限

其中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动作(权限)的集合
绑定：将定义好的角色跟用户绑定在一起

RBAC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）赋予给对象

Role、ClusterRole

Role：role是一组权限的集合，namespace范围的Role，role权限的有效范围为指定的单一namespace。

ClusterRole：clusterrole根role一样也是一组权限的集合，cluster范围的Role，但clusterrole的有效范围是整个集群的权限和一些集群级别的资源如：集群的node节点、非资源类型endpoint、跨所有命名空间的命名空间范围资源（例如pod，需要运行命令kubectl get pods –all-namespaces来查询集群中所有的pod）。

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只能对命名空间内的资源进行授权，需要指定nameapce
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:  
  namespace: dev  
  name: authorization-role
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"] # 允许的对资源对象的操作方法列表

# ClusterRole可以对集群范围内资源、跨namespaces的范围资源、非资源类型进行授权
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata: 
  name: authorization-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]  
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

需要详细说明的是，rules中的参数：

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"

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可以将同一namespace中的subject绑定到某个Role下，则此subject即具有该Role定义的权限
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:  
  name: authorization-role-binding  
  namespace: dev
subjects:
- kind: User  
  name: heima  
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:  
  kind: Role  
  name: authorization-role  
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

# 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
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata: name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
- kind: User 
  name: heima  
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:  
  kind: ClusterRole  
  name: authorization-clusterrole  
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

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。

    一种很常用的做法就是，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与使用体验保持一致。

# 虽然authorization-clusterrole是一个集群角色，但是因为使用了RoleBinding
# 所以heima只能读取dev命名空间中的资源
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:  
  name: authorization-role-binding-ns  
  namespace: dev
subjects:
- kind: User  
  name: heima  
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:  
  kind: ClusterRole  
  name: authorization-clusterrole  
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

POD安全策略

POD直接运行在宿主机上可以映射宿主机的端口和使用宿主机网络，共享宿主机的内核，这样情况下会一定的安全风险，可以通过配置POD安全策略限制并约束POD的一些行为。PodSecurityPolicy对象定义了一组条件，指示 Pod 必须按系统所能接受的设定运行。

Namespace资源配额管理

当多个用户共享一个集群时，会担心其中某个用户将资源全部抢占，影响其他用户，namespace quota就是帮助我们解决这个问题的。namespace quota，来达到租户使

用资源控制。

计算资源，包括 cpu 和 memory
cpu, limits.cpu, requests.cpu
memory, limits.memory, requests.memory
存储资源，包括存储资源的总量以及指定 storage class 的总量
requests.storage：存储资源总量，如 500Gi
persistentvolumeclaims：pvc 的个数
.storageclass.storage.k8s.io/requests.storage
.storageclass.storage.k8s.io/persistentvolumeclaims
requests.ephemeral-storage 和 limits.ephemeral-storage （需要 v1.8+）
对象数，即可创建的对象的个数
pods, replicationcontrollers, configmaps, secrets
resourcequotas, persistentvolumeclaims
services, services.loadbalancers, services.nodeports

目前kubernetes提供两种资源配额控制策略

LimitRange：用来给namespace内的pod设置一个默认的request和limit值

ResourceQuota：用来限制namespace中资源的占用，限制配额。

通过LimitRange可以给POD限制默认的limit和Request，合适一些通用资源类型的应用，降低配置的复杂度。

网络安全策略

Kubernetes提供了NetworkPolicy，支持按

Namespace级别的网络隔离。Network Policy提供了基于策略的网络控制，用于隔

离应用并减少攻击面。它使用标签选择器模拟传统的分段网络，并通过策略控制它们

之间的流量以及来自外部的流量