Kubernetes身份认证和授权操作全攻略：K8s 访问控制入门

随着Kubernetes被广泛使用，成为业界公认的容器编排管理的标准框架，许多开发人员以及管理员对部署、弹性伸缩以及管理容器化应用程序等Kubernetes的关键概念都十分熟悉。而对于生产部署而言，Kubernetes的安全性至关重要。因此，了解平台如何管理用户和应用程序的身份认证和授权十分必要。

我们将推出一系列文章，以一种实践性的视角来了解平台内部的Kubernetes和Pod外部用户的身份认证和授权。我也会解释如何使用角色以及角色绑定来允许或限制资源访问。

API Server——Kubernetes网关

API为Kubernetes各类资源对象(如节点、标签、Pod、服务、部署、secrets、configmaps以及ingress等)提供访问接口。这些资源对象通过简单的REST API执行基本的CRUD(增删改查)操作。

Kubernetes的核心构建块之一是API Server，它作为Kubernetes的网关，是访问和管理资源对象的唯一入口。内部组件(如kubelet、调度程序和控制器)通过API Server访问API以进行编排和协调。分布式键/值数据库、etcd只能通过API Server访问。

通常我们可以通过命令行工具kubectl来与API Server进行交互。从kubectl发送的任何内容最终都会被API Server所接收。因此，多个工具和插件会直接或间接地使用相同的API。

即使在Kubernetes集群中访问或者操作对象之前，该请求也需要由API Server进行身份验证。REST路径使用基于X.509证书的TLS协议来保护和加密流量。Kubectl在编码和发送请求之前查找文件〜/ .kube / config以检索CA证书和客户端证书。

1. apiVersion: v1 
2. clusters: 
3. - cluster: 
4. certificate-authority: /Users/janakiramm/.minikube/ca.crt 
5. server: https://192.168.99.100:8443 
6. name: minikube 
7. contexts: 
8. - context: 
9. cluster: minikube 
10. user: minikube 
11. name: minikube 
12. current-context: minikube 
13. kind: Config 
14. preferences: {} 
15. users: 
16. - name: minikube 
17. user: 
18. client-certificate: /Users/janakiramm/.minikube/client.crt 
19. client-key: /Users/janakiramm/.minikube/client.key 

文件ca.crt表示集群使用的CA证书，文件client.crt和client.key映射到用户minikube。Kubectl使用上下文中的这些证书和密钥对请求进行编码。

我们可以通过curl命令访问API Server吗?答案是肯定的。

即使最常见的操作是通过运行kubectl proxy来使用tunnel协议，我们依然可以通过计算机上的可用证书来访问路径。除了CA证书之外，我们还需要在头部嵌入base64编码的令牌(token)。

如何检索令牌(token)以及从curl调用API的命令如下：

1. kubectl config view -o jsonpath='{"Cluster name\tServer\n"}{range .clusters[*]}{.name}{"\t"}{.clu  
2. Cluster name Server  
3. minikube https://192.168.99.100:8443  
4. export CLUSTER_NAME="minikube"  
5. APISERVER=$(kubectl config view -o jsonpath="{.clusters[?(@.name==\"$CLUSTER_NAME\")].cluster.server}") 

接下来，一个重要的任务就是获取与默认service account关联的令牌。无需担心这一实体，我们将在之后的文章中更好地理解它。

1. TOKEN=$(kubectl get secrets -o jsonpath="{.items[?(@.metadata.annotations['kubernetes\.io/service-a 

现在我们拥有调用curl的所有数据了：

1. curl -X GET \ 
2. --cacert ~/.minikube/ca.crt \ 
3. --header "Authorization: Bearer $TOKEN" \ 
4. $APISERVER/version 

Kubernetes访问控制的三个层次

如上文所述，用户和Pod在访问或操作对象之前都要由API Server进行身份认证。

当一个有效的请求发送到API Server时，在它被允许或被拒绝之前将经历3个步骤。

1、 身份认证

一旦TLS连接建立，请求就进入到身份认证阶段，在这一阶段，请求有效负载由一个或多个认证器模块检查。

认证模块时管理员在集群创建过程中配置的，一个集群可能有多个认证模块配置，每个模块会依次尝试认证， 直到其中一个认证成功。

在主流的认证模块中会包括客户端证书、密码、plain tokens、bootstrap tokens以及JWT tokens(用于service account)。客户端证书的使用是默认的并且是最常见的方案。

请注意，Kubernetes是没有用于验证用户身份的典型用户数据库或者配置文件。但是它使用从X.509证书以及令牌中提取的字符串，将它们传递到身份认证模块。OpenID，Github甚至LDAP提供的外部认证机制可以通过其中一个认证模块与Kubernetes集成。

2、 授权

一旦API请求得到认证，下一步就是确认这一操作是否被允许执行。这是访问控制流程中的第二个步骤。

对于授权一个请求，Kubernetes主要关注三个方面——请求者的用户名、请求动作以及该动作影响的对象。用户名从嵌入token的头部中提取，动作是映射到CRUD操作的HTTP动词之一(如 GET、POST、PUT、DELETE)，对象是其中一个有效的Kubernetes对象，如pod或者service。

Kubernetes基于一个存在策略来决定授权。默认情况下，Kubernetes遵循封闭开放的理念，这意味着需要一个明确的允许策略才可以访问资源。

与身份认证类似，授权也是基于一个或多个模块配置的，如ABAC模式、RBAC模式以及Webhook模式。当管理员创建集群时，他们配置与API sever集成的授权模块。如果多个模块都在使用，Kubernetes会检查每个模块并且如果其中任一模块授权了请求，则请求授权通过。如果所有模块全部拒绝请求，则请求被拒绝(HTTP状态码403)。

当您使用默认配置的kubectl时，所有的请求都会通过，因此此时您被认为时集群管理员。但当我们添加新的用户，默认状态下他们会限制访问权限。

3、 准入控制

通过准入控制是请求的最后一个步骤。与前两个步骤类似，准入控制也有许多模块。

但与前两个步骤不同的是，最后的阶段可以修改目标对象。准入控制模块作用于对象的创建、删除、更新和连接(proxy)阶段，但不包括对象的读取。举个例子，例如，准入控制模块可用于修改创建持久卷声明(PVC)的请求以使用特定存储类。模块可以实施的另一个策略是每次创建容器时提取镜像。