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kubernetes-RBAC

著作：行癫 <盗版必究>

一：RBAC详解

1.RBAC基于角色的访问控制

Service Account为服务提供了一种方便的认证机制，但它不关心授权的问题。可以配合RBAC来为Service Account鉴权,在Kubernetes中，授权有ABAC（基于属性的访问控制）、RBAC（基于角色的访问控制）、Webhook、Node、AlwaysDeny（一直拒绝）和AlwaysAllow（一直允许）这6种模式

从1.6版起，Kubernetes 默认启用RBAC访问控制策略

从1.8开始，RBAC已作为稳定的功能

2.授权步骤

定义角色：在定义角色时会指定此角色对于资源的访问控制的规则

绑定角色：将主体与角色进行绑定，对用户进行访问授权

基于角色的访问控制使用"rbac.authorization.k8s.io" API Group实现授权决策允许管理员通过Kubernetes API动态配置策略

定义Role、ClusterRole、RoleBinding或ClusterRoleBinding

3.启用RBAC

要启用RBAC，使用--authorization-mode=RBAC启动API Server

[root@master ~]# cat /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  annotations:
    kubeadm.kubernetes.io/kube-apiserver.advertise-address.endpoint: 192.168.18.160:6443
  creationTimestamp: null
  labels:
    component: kube-apiserver
    tier: control-plane
  name: kube-apiserver
  namespace: kube-system
spec:
  containers:
  - command:
    - kube-apiserver
    - --advertise-address=192.168.18.160
    - --allow-privileged=true
    - --authorization-mode=Node,RBAC

4.Role与ClusterRole

一个角色包含了一套表示一组权限的规则。权限以纯粹的累加形式累积（没有"否定"的规则）

Role：

角色可以由命名空间内的Role对象定义

一个Role对象只能用于授予对某一单一命名空间中资源的访问权限

ClusterRole：

整个Kubernetes集群范围内有效的角色则通过ClusterRole对象实现

Role示例：

描述"default"命名空间中的一个Role对象的定义，用于授予对pod的读访问权限

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""] 　　　　　　# 空字符串""表明使用core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

注意：

watch操作语义的含义如下：读取状态并从任意版本开始

在任何资源版本开始 watch；首选可用的最新资源版本，但不是必需的。允许任何起始资源版本。由于分区或过时的缓存，watch 可能从客户端之前观察到的更旧的资源版本开始，特别是在高可用性配置中。不能容忍这种明显倒带的客户不应该用这种语义启动 watch。为了建立初始状态，watch从起始资源版本中存在的所有资源实例的合成 “添加” 事件开始。以下所有监视事件都针对在watch开始的资源版本之后发生的所有更改

读取状态并从最新版本开始

从最近的资源版本开始 watch，它必须是一致的（详细说明：通过仲裁读取从 etcd 提供服务）。为了建立初始状态，watch 从起始资源版本中存在的所有资源实例的合成 “添加” 事件开始。以下所有监视事件都针对在 watch 开始的资源版本之后发生的所有更改

从指定版本开始

以确切的资源版本开始 watch。监视事件适用于提供的资源版本之后的所有更改。与 “Get State and Start at Most Recent” 和 “Get State and Start at Any” 不同， watch 不会以所提供资源版本的合成 “添加” 事件启动。由于客户端提供了资源版本，因此假定客户端已经具有起始资源版本的初始状态

ClusterRole示例：

ClusterRole定义可用于授予用户对某一特定命名空间，或者所有命名空间中的secret（取决于其绑定方式）的读访问权限

kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  # ClusterRole是集群范围对象，所以这里不需要定义"namespace"字段
  name: secret-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["secrets"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

5.RoleBinding与ClusterRoleBinding

角色绑定将一个角色中定义的各种权限授予一个或者一组用户

角色绑定包含:

一组相关主体, 即:subject

包括：

用户--User

用户组--Group

服务账户--Service Account

对被授予角色的引用

RoleBinding：

在命名空间中可以通过RoleBinding对象授予权限

RoleBinding可以引用在同一命名空间内定义的Role对象

ClusterRoleBinding：

集群范围的权限授予则通过ClusterRoleBinding对象完成

RoleBinding示例：

定义的RoleBinding对象在"default"命名空间中将"pod-reader"角色授予用户"jane"。这一授权将允许用户"jane"从"default"命名空间中读取pod；以下角色绑定定义将允许用户"jane"从"default"命名空间中读取pod：

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: read-pods
  namespace: default
subjects:
- kind: User　　　　　　　　　　#赋予用户jane pod-reader角色权限
  name: jane
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader　　　　　　#引用上面定义的role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding对象也可以引用一个ClusterRole对象

用于在RoleBinding所在的命名空间内授予用户对所引用的ClusterRole中定义的命名空间资源的访问权限

这一点允许管理员在整个集群范围内首先定义一组通用的角色，然后再在不同的命名空间中复用这些角色

例如，尽管下面示例中的RoleBinding引用的是一个ClusterRole对象，但是用户"dave"（即角色绑定主体）还是只能读取"development" 命名空间中的secret（即RoleBinding所在的命名空间）

以下角色绑定允许用户 "dave" 读取 "development" 命名空间中的secret：

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: read-secrets
  namespace: development 　　　　　　# 这里表明仅授权读取"development"命名空间中的资源。
subjects:
- kind: User
  name: dave
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader　　　　　　#引用上面定义的clusterRole 名称（clusterRole没有指定命名空间，默认可以应用所有，但是在rolebinding时，指定了命名空间，所以只能读取本命名空间的文件）
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

ClusterRoleBinding在集群级别和所有命名空间中授予权限

以下 'ClusterRoleBinding' 对象允许在用户组 "manager" 中的任何用户都可以读取集群中任何命名空间中的secret

kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
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

6.role对资源的引用

大多数资源由代表其名字的字符串表示，如 "pods"，就像它们出现在相关API endpoint的URL中一样。然而，有一些Kubernetes API还包含了 "子资源"

比如pod的logs:

pod logs endpoint的URL格式为：

GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}/log

这种情况下，"pods" 是命名空间资源，而 "log" 是pods的子资源

为了在RBAC角色中表示出这一点，需使用斜线来划分资源与子资源

例子：

如果需要角色绑定主体读取pods以及pod log，需要定义以下角色

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: default
  name: pod-and-pod-logs-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods", "pods/log"]　　　　#表示授予读取pods下log的权限
  verbs: ["get", "list"]

resourceNames：

通过 resourceNames 列表，角色可以针对不同种类的请求根据资源名引用资源实例。当指定了resourceNames 列表时，不同动作种类的请求的权限，如使用 "get"、"delete"、"update" 以及 "patch" 等动词的请求，将被限定到资源列表中所包含的资源实例上

例子:

如果需要限定一个角色绑定主体只能 "get" 或者 "update" 一个configmap时，可以定义以下角色

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: default
  name: configmap-updater
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["configmap"]
  resourceNames: ["my-configmap"]
  verbs: ["update", "get"]

注意:

如果设置了resourceNames，则请求所使用的动词不能是list、watch、create或者deletecollection，由于资源名不会出现在create、list、watch和deletecollection等API请求的URL中，所以这些请求动词不会被设置了resourceNames 的规则所允许，因为规则中的resourceNames部分不会匹配这些请求

角色定义的例子：

在以下示例中，仅截取展示了rules部分的定义：

允许读取core API Group中定义的资源 "pods"

rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "list", "watch"]

允许读写在 "extensions" 和 "apps" API Group中定义的 "deployments"

rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["deployments"]
  verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete"]

允许读取 "pods" 以及读写 "jobs"

rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "list", "watch"]
- apiGroups: ["batch", "extensions"]
  resources: ["jobs"]
  verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete"]

允许读取一个名为 "my-config" 的 ConfigMap 实例

rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["configmaps"]
  resourceNames: ["my-config"]
  verbs: ["get"]

允许读取core API Group中的"nodes"资源，Node是集群级别资源，所以此ClusterRole定义需要与一个ClusterRoleBinding绑定才能有效

rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["nodes"]
  verbs: ["get", "list", "watch"]

允许对非资源endpoint "/healthz" 及其所有子路径的 "GET" 和 "POST" 请求

rules:
- nonResourceURLs: ["/healthz", "/healthz/*"] 　　# 在非资源URL中，'*'代表后缀通配符
  verbs: ["get", "post"]
  
注意：
	此ClusterRole定义需要与一个ClusterRoleBinding绑定才能有效

7.对角色绑定主体（Subject）的引用

RoleBinding或者ClusterRoleBinding将角色绑定到角色绑定主体（Subject）。角色绑定主体（kind指定）可以是用户组（Group）、用户（User）或者服务账户（Service Accounts）

用户：

由字符串表示

纯粹的用户名，例如 "alice"

电子邮件风格的名字，如 "bob@example.com"

用字符串表示的数字id

用户的产生：

由Kubernetes管理员配置认证模块以产生所需格式的用户名。对于用户名，RBAC授权系统不要求任何特定的格式

注意：

前缀system:是为Kubernetes系统使用而保留的，所以管理员应该确保用户名不会意外地包含这个前缀

用户组的产生：

Kubernetes中的用户组信息由授权模块提供。用户组与用户一样由字符串表示。Kubernetes对用户组字符串没有格式要求，但前缀system:同样是被系统保留的

服务账户：

服务账户（serviceAccount）拥有包含 system:serviceaccount:前缀的用户名，并属于拥有system:serviceaccounts:前缀的用户组

角色绑定例子：

以下示例中，仅截取展示了RoleBinding的subjects字段

一个名为"alice@example.com"的用户

subjects:
- kind: User
  name: "alice@example.com"
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

一个名为"frontend-admins"的用户组

subjects:
- kind: Group
  name: "frontend-admins"
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

kube-system命名空间中的默认服务账户

subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: default
  namespace: kube-system

名为"qa"命名空间中的所有服务账户

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

在集群中的所有服务账户

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

所有认证过的用户（version 1.5+）

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

所有未认证的用户（version 1.5+）

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

所有用户（version 1.5+）

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

8.默认角色与默认角色绑定

API Server会创建一组默认的ClusterRole和ClusterRoleBinding对象。这些默认对象中有许多包含system:前缀，表明这些资源由Kubernetes基础组件"拥有"。对这些资源的修改可能导致非功能性集群（non-functional cluster）

比如：system:node ClusterRole对象。这个角色定义了kubelets的权限。如果这个角色被修改，可能会导致kubelets无法正常工作

所有默认的ClusterRole和ClusterRoleBinding对象都会被标记为kubernetes.io/bootstrapping=rbac-defaults

每次启动时，API Server都会更新默认ClusterRole所缺乏的各种权限，并更新默认ClusterRoleBinding所缺乏的各个角色绑定主体。这种自动更新机制允许集群修复一些意外的修改。由于权限和角色绑定主体在新的Kubernetes释出版本中可能变化，这也能够保证角色和角色绑定始终保持是最新的

如果需要禁用自动更新，请将默认ClusterRole以及ClusterRoleBinding的rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate 设置成为false。请注意，缺乏默认权限和角色绑定主体可能会导致非功能性集群问题

自Kubernetes 1.6+起，当集群RBAC授权器（RBAC Authorizer）处于开启状态时，可以启用自动更新功能

命令行工具：

有两个kubectl命令可以用于在命名空间内或者整个集群内授予角色

[root@master ~]# kubectl create rolebinding

在某一特定命名空间内授予Role或者ClusterRole

示例如下：

在名为"acme"的命名空间中将admin ClusterRole授予用户"bob"

[root@master ~]# kubectl create rolebinding bob-admin-binding --clusterrole=admin --user=bob --namespace=acme

在名为"acme"的命名空间中将view ClusterRole授予服务账户"myapp"

[root@master ~]# kubectl create rolebinding myapp-view-binding --clusterrole=view --serviceaccount=acme:myapp --namespace=acme

在整个集群中授予ClusterRole，包括所有命名空间，示例如下：

在整个集群范围内将cluster-admin ClusterRole授予用户"root"

 [root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding root-cluster-admin-binding --clusterrole=cluster-admin --user=root

在整个集群范围内将system:node ClusterRole授予用户"kubelet"

[root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding kubelet-node-binding --clusterrole=system:node --user=kubelet

在整个集群范围内将view ClusterRole授予命名空间"acme"内的服务账户"myapp"

[root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding myapp-view-binding --clusterrole=view --serviceaccount=acme:myapp

9.服务账户（Service Account）权限

默认的RBAC策略将授予控制平面组件（control-plane component）、节点（node）和控制器（controller）一组范围受限的权限，但对于"kube-system"命名空间以外的服务账户，则不授予任何权限（超出授予所有认证用户的发现权限）

从最安全到最不安全可以排序以下方法：

对某一特定应用程序的服务账户授予角色（最佳实践）

要求应用程序在其pod规范（pod spec）中指定serviceAccountName字段，并且要创建相应服务账户（例如通过API、应用程序清单或者命令kubectl create serviceaccount等）

案例：

在"my-namespace"命名空间中授予服务账户"my-sa"只读权限

[root@master ~]# kubectl create rolebinding my-sa-view \
  --clusterrole=view \
  --serviceaccount=my-namespace:my-sa \
  --namespace=my-namespace

换成yaml文件大概如下

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: my-sa-view
  namespace: my-namespace
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: my-sa
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: view　#这里view为clusterrole名称，其中berbs需要给view
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

在某一命名空间中授予"default"服务账号角色

如果一个应用程序没有在其pod规范中指定serviceAccountName，它将默认使用"default"服务账号

注意：授予"default"服务账号的权限将可用于命名空间内任何没有指定serviceAccountName的pod

例子：

下面的例子将在"my-namespace"命名空间内授予"default"服务账号只读权限

[root@master ~]# kubectl create rolebinding default-view \
  --clusterrole=view \
  --serviceaccount=my-namespace:default \
  --namespace=my-namespace

目前，许多加载项（addon）作为"kube-system"命名空的"default"服务帐户运行。要允许这些加载项使用超级用户访问权限，请将cluster-admin权限授予"kube-system"命名空间中的"default"服务帐户。注意：启用上述操作意味着"kube-system"命名空间将包含允许超级用户访问API的秘钥

[root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding add-on-cluster-admin \
--clusterrole=cluster-admin \
--serviceaccount=kube-system:default

为命名空间中所有的服务账号授予角色

如果希望命名空间内的所有应用程序都拥有同一个角色，无论它们使用什么服务账户，可以为该命名空间的服务账户用户组授予角色

例子：

下面的例子将授予"my-namespace"命名空间中的所有服务账户只读权限

[root@master ~]# kubectl create rolebinding serviceaccounts-view \
--clusterrole=view \
--group=system:serviceaccounts:my-namespace \
--namespace=my-namespace

二：RBAC应用

创建k8s账号与RBAC授权使用

创建账号

创建私钥

[root@master ~]# (umask 077; openssl genrsa -out xingdian.key 2048)

用此私钥创建一个csr(证书签名请求)文件

[root@master ~]# openssl  req -new -key xingdian.key -out xingdian.csr -subj  "/CN=xingdian"
[root@master ~]# openssl x509 -req -in xingdian.csr -CA  /etc/kubernetes/pki/ca.crt  -CAkey /etc/kubernetes/pki/ca.key -CAcreateserial -out xingdian.crt -days 365

看证书内容

[root@master ~]# openssl  x509 -in xingdian.crt  -text -noout
[root@master ~]# kubectl   config  set-credentials xingdian  --client-certificate=./xingdian.crt  --client-key=./xingdian.key   --embed-certs=true

设置上下文(设置为k8s集群的用户)

[root@master ~]# kubectl  config   set-context  xingdian@kubernetes --cluster=kubernetes --user=xingdian

查看当前的工作上下文

[root@master ~]# kubectl config view

切换用户（切换上下文）

[root@master ~]# kubectl  config use-context xingdian@kubernetes

验证是否已经切换到了新的上下文

[root@master ~]# kubectl config current-context

测试（还未赋予权限）

[root@master ~]# kubectl  get pod
No resources found.
Error from server (Forbidden): pods is forbidden: User "wing" cannot list pods in the namespace "default"

授权

K8S授权请求是http的请求

对象URL格式：

/apis/[GROUP]/[VERSION]/namespace/[NAMESPACE_NAME]/[KIND]/[OBJECT_ID]

k8s授权方式分为：

serviceaccount和自己签证ca证书的账号，及签证ca的用户组（group）上（授权给这个组的权限）

role：

允许的操作，如get,list等

允许操作的对象，如pod,svc等

rolebinding：

将哪个用户绑定到哪个role或clusterrole上

clusterrole：(集群角色)

clusterrolebinding:(绑定到集群)

如果使用rolebinding绑定到role上，表示绑定的用户只能用于当前namespace的权限

创建一个角色：

切回管理帐号先

[root@master ~]# kubectl  config use-context kubernetes-admin@kubernetes
[root@master ~]# kubectl  create role  myrole  --verb=get,list,watch --resource=pod,svc

绑定用户xingdian，绑定role为myrole

[root@master ~]# kubectl  create  rolebinding myrole-binding  --role=myrole  --user=xingdian

切换用户

[root@master ~]# kubectl  config use-context xingdian@kubernetes
Switched to context "xingdian@kubernetes".

查看权限

只授权了default名称空间pod和svc的get，list，watch权限

[root@master ~]# kubectl  get pod
NAME         READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod        0/1     ImagePullBackOff    0     1h
 
[root@master ~]# kubectl  get pod -n kube-system #无权访问kube-system
No resources found.
Error from server (Forbidden): pods is forbidden: User "wing" cannot list pods in the namespace "kube-system"
 
[root@master ~]# kubectl  delete pod nginx-pod #无删除权限
Error from server (Forbidden): pods "nginx-pod" is forbidden: User "wing" cannot delete pods in the namespace "default"

创建clusterrole：

可以访问全部的namespace

[root@master ~]# kubectl  create clusterrole mycluster-role --verb=get,list,watch  --resource=pod,svc

删除xingdian账号之前绑定的rolebinding

[root@master ~]# kubectl  delete rolebinding myrole-binding

使用clusterrolebinding绑定clusterrole

[root@master ~]# kubectl  create clusterrolebinding my-cluster-rolebinding   --clusterrole=mycluster-role  --user=xingdian

切换账号

[root@master ~]# kubectl  config use-context xingdian@kubernetes

查看权限查看kube-system空间的pod

# kubectl  get pod -n kube-system
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-78fcdf6894-67h9h        1/1       Running   1          11h
coredns-78fcdf6894-lzxmz        1/1       Running   1          11h
etcd-k8s-m                      1/1       Running   2          11h
......

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