Kubernetes权限管理RBAC详解

摘自: https://blog.csdn.net/qq_35745940/article/details/120693490

一、简介

kubernetes 集群相关所有的交互都通过apiserver来完成，对于这样集中式管理的系统来说，权限管理尤其重要，在1.5版的时候引入了RBAC(Role Base Access Control)的权限控制机制。

启用RBAC，需要在 apiserver 中添加参数–authorization-mode=RBAC，如果使用的kubeadm安装的集群，1.6+版本都默认开启了RBAC。

1	$ grep -C3 'authorization-mode' /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml

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。
如果集群不需要授权流程，则可以采用该策略，这也是Kubernetes的默认配置。
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。
Webhook：通过调用外部REST服务对用户进行授权。
RBAC：Role-Based Access Control，基于角色的访问控制（本章讲解）。
Node：是一种专用模式，用于对kubelet发出的请求进行访问控制。

更多权限管理，可参考：http://docs.kubernetes.org.cn/51.html#Kubernetes

二、用户分类

K8s的用户分两种，一种是普通用户，一种是ServiceAccount（服务账户）。

1、普通用户

普通用户是假定被外部或独立服务管理的。管理员分配私钥。平时常用的kubectl命令都是普通用户执行的。
如果是用户需求权限，则将Role与User(或Group)绑定(这需要创建User/Group)，是给用户使用的。

2、ServiceAccount（服务账户）

ServiceAccount（服务帐户）是由Kubernetes API管理的用户。它们绑定到特定的命名空间，并由API服务器自动创建或通过API调用手动创建。服务帐户与存储为Secrets的一组证书相关联，这些凭据被挂载到pod中，以便集群进程与Kubernetes API通信。（登录dashboard时我们使用的就是ServiceAccount）
如果是程序需求权限，将Role与ServiceAccount指定(这需要创建ServiceAccount并且在deployment中指定ServiceAccount)，是给程序使用的。

相当于Role是一个类，用作权限申明，User/Group/ServiceAccount将成为类的实例。

工作流程图

三、K8s角色&角色绑定（以ServiceAccount展开讲解）

1）授权介绍

在RABC API中，通过如下的步骤进行授权：

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。

角色

Role：授权特定命名空间的访问权限
ClusterRole：授权所有命名空间的访问权限

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

主体（subject）

User：用户
Group：用户组
ServiceAccount：服务账号

图解如下：

2）角色（Role和ClusterRole）

Role是权限的定义，在kubernetes中角色分为两种一种是Role针对特定的命名空间，一种是ClusterRole在整个集群范围内都生效。

Role示例如下：

cat >Role-001.yaml<<EOF
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: default
  name: pod-role
rules:
- apiGroups: [""] # "" indicates the core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]
EOF
$ kubectl apply -f Role-001.yaml
$ kubectl get role -n default
$ kubectl describe role pod-role -n default

ClusterRole示例如下:

cat >ClusterRole-001.yaml<<EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: pod-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]
EOF
$ kubectl apply -f ClusterRole-001.yaml
$ kubectl get clusterrole pod-clusterrole
$ kubectl describe clusterrole pod-clusterrole

相关参数
1、Role、ClsuterRole Verbs可配置参数

“get”, “list”, “watch”, “create”, “update”, “patch”, “delete”, “exec”

2、Role、ClsuterRole Resource可配置参数

“services”, “endpoints”, “pods”,“secrets”,“configmaps”,“crontabs”,“deployments”,“jobs”,“nodes”,“rolebindings”,“clusterroles”,“daemonsets”,“replicasets”,“statefulsets”,“horizontalpodautoscalers”,“replicationcontrollers”,“cronjobs”

3、Role、ClsuterRole APIGroup可配置参数

“”,“apps”, “autoscaling”, “batch”

3）角色绑定（RoleBinding和ClusterRoleBinding）

定义好了角色也就是一个权限的集合，然后创建了一个ServiceAccount也就是一个服务账号，然后将这两个东西绑定起来，就是授权的过程了。

1、Role角色绑定ServiceAccount

$ cat >RoleBinding-001.yaml<<EOF
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: rb
  namespace: default
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: zhangsan
  namespace: default
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
EOF
$ kubectl apply -f RoleBinding-001.yaml
$ kubectl get RoleBinding
$ kubectl describe RoleBinding rb

2、ClusterRole角色绑定ServiceAccount

$ cat >ClusterRoleBinding-001.yaml<<EOF
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: crb
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: mark
  namespace: default
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: pod-clusterrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: mark
  namespace: default
EOF
$ kubectl apply -f ClusterRoleBinding-001.yaml
$ kubectl get ClusterRoleBinding crb
$ kubectl describe ClusterRoleBinding crb

上面只是说到了绑定ServiceAccount，其实还有两种类型：User，Group，绑定类似，把subjects.kind。

四、实战

尽管无法通过 API 调用来添加给kubernetes增加普通用户，Kubernetes 仍然认为能够提供由集群的证书机构签名的合法证书的用户是通过身份认证的用户。基于这样的配置，Kubernetes 使用证书中的 ‘subject’ 的通用名称（Common Name）字段（例如，"/CN=devuser"）来确定用户名， Kubernetes使用证书中的 ‘subject’ 的单位名称 (Organization Name) 字段（例如，"/O=system:masters"）来确定用户组。接下来，基于角色访问控制（RBAC）子系统会确定用户是否有权针对某资源执行特定的操作。

Kubernetes 有着以下几个内建的用于特殊目的的组：

system:unauthenticated：未能通过任何一个授权插件检验的账号，即未通过认证测试的用户所属的组。
system:authenticated：认证成功后的用户自动加入的一个组，用于快捷引用所有正常通过认证的用户账号。
system:serviceaccounts：当前系统上的所有 Service Account 对象。
system:serviceaccounts:<namespace>：特定命名空间内所有的 Service Account 对象。

1）User

1、创建K8S 用户

普通用户并不是通过k8s来创建和维护，是通过创建证书和切换上下文环境的方式来创建和切换用户。

a、创建证书

#　创建私钥
$ openssl genrsa -out devuser.key 2048
 
#　用此私钥创建一个csr(证书签名请求)文件
$ openssl req -new -key devuser.key -subj "/CN=devuser" -out devuser.csr
 
#　拿着私钥和请求文件生成证书
$ openssl x509 -req -in devuser.csr -CA /etc/kubernetes/pki/ca.crt -CAkey /etc/kubernetes/pki/ca.key -CAcreateserial -out devuser.crt -days 365

b、生成账号

1	$ kubectl config set-credentials devuser --client-certificate=./devuser.crt --client-key=./devuser.key --embed-certs=true

c、设置上下文参数

# # 设置上下文， 默认会保存在 $HOME/.kube/config
$ kubectl config set-context devuser@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devuser --namespace=dev

# 查看
$ kubectl config get-contexts

d、设置默认上下文

$ kubectl config use-context devuser@kubernetes
# 查看
$ kubectl config get-contexts
$ kubectl get nodes

发现使用我们创建的用户查询是失败的，是因为账号还没授权，接下来就是对账号进行授权。这里需要先把用切回来，要不然就无法进行下一步授权了。

1 2	$ kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes $ kubectl get nodes

2、对用户授权

$ cat >devuser-role-bind<<EOF
kind: Role  # 角色
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: dev
  name: devuser-role
rules:
- apiGroups: [""] # ""代表核心api组
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete"]
---
kind: RoleBinding # 角色绑定
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: devuser-rolebinding
  namespace: dev
subjects:
- kind: User
  name: devuser   # 目标用户
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: devuser-role  # 角色信息
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
EOF

执行并验证

$ kubectl apply -f devuser-role-bind
$ kubectl config use-context devuser@kubernetes
$ kubectl get pods # 不带命名空间，这里默认dev，也只能查看dev上面限制的命名空间的pods资源，从而也验证了role是针对命名空间的权限限制
#查看其它命名空间的资源
$ kubectl get pods -n default
$ kubectl get pods -n kube-system
$ kubectl get nodes

可以看到，用devuser，已经可以管理dev命名空间下的pod资源了，也只能管理dev命名空间下的pod资源，无法管理dev以外的资源类型，验证ok。ClusterRoleBinding绑定类似，这里就不重复了。有兴趣的小伙伴可以试试。

切回管理员用户

1	$ kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes

2）Group

因为跟user类型，这里就不过多文字介绍，直接上命令和配置

1、创建K8S 用户和用户组

#　创建私钥
$ openssl genrsa -out devgroupuser.key 2048
 
#　用此私钥创建一个csr(证书签名请求)文件
$ openssl req -new -key devgroupuser.key -subj "/O=devgroup/CN=devgroupuser" -out devgroupuser.csr
 
#　拿着私钥和请求文件生成证书
$ openssl x509 -req -in devgroupuser.csr -CA /etc/kubernetes/pki/ca.crt -CAkey /etc/kubernetes/pki/ca.key -CAcreateserial -out devgroupuser.crt -days 365

# 生成账号
$ kubectl config set-credentials devgroupuser --client-certificate=./devgroupuser.crt --client-key=./devgroupuser.key --embed-certs=true

# 设置上下文参数
$ kubectl config set-context devgroupuser@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devgroupuser --namespace=dev

# 查看
$ kubectl config get-contexts

2、对组授权

$ cat >devgroup-role-bind.yaml<<EOF
kind: Role  # 角色
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: dev
  name: devgroup-role
rules:
- apiGroups: [""] # ""代表核心api组
  resources: ["services","pods"]
  verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete"]
---
kind: RoleBinding # 角色绑定
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: devgroup-rolebinding
  namespace: dev
subjects:
- kind: Group
  name: devgroup   # 目标用户组
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: devgroup-role  # 角色信息
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
EOF

执行并验证（命名空间默认dev，而不是系统的default）

$ kubectl apply -f devgroup-role-bind.yaml
#切用户
$ kubectl config use-context devgroupuser@kubernetes
# 查看
$ kubectl config get-contexts
$ kubectl get pods
$ kubectl get svc
$ kubectl get nodes
$ kubectl get jobs

从上图实验看，只能管理dev命名空间下的pods和services了，验证ok。

切回管理员用户

1	$ kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes

3）ServiceAccount

上面已经很详细的介绍了ServiceAccount，这里也是直接上配置和操作命令。

$ cat > RoleBinding-ServiceAccount-001.yaml << EOF
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: default
  name: role001
rules:
- apiGroups: [""] # "" indicates the core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: rb001
  namespace: default
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: lisi
  namespace: default
roleRef:
  kind: Role
  name: role001
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: lisi
  namespace: default
EOF

执行

1	$ kubectl delete -f RoleBinding-ServiceAccount-001.yaml

4）为ServiceAccount生成Token

cat >  ClusterRoleBinding-ServiceAccount-token-001.yaml << EOF
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: admin
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: sa001
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: sa001
  namespace: kube-system
EOF

获取token

$ kubectl -n kube-system get secret|grep sa001
$ kubectl -n kube-system describe secret sa001-token-c2klg
# 也可以使用 jsonpath 的方式直接获取 token 的值，如：
$ kubectl -n kube-system get secret sa001-token-c2klg -o jsonpath={.data.token}|base64 -d

【注意】yaml 输出里的那个 token 值是进行 base64 编码后的结果

5）默认的Token（自1.22起，创建ns后不再生成默认token，如有需要需手动创建令牌）

每次创建了新的namespace下都会生成一个默认的token，名为default-token-xxxx。default就相当于该namespace下的一个用户。

$ kubectl -n dev get secret
$ kubectl -n dev describe secret default-token-67wgz
# 也可以使用 jsonpath 的方式直接获取 token 的值，如：
$ kubectl -n dev get secret default-token-67wgz -o jsonpath={.data.token}|base64 -d

可以使用下面的命令给该用户分配该namespace的管理员权限

kubectl create rolebinding $ROLEBINDING_NAME --clusterrole=admin --serviceaccount=$NAMESPACE:default --namespace=$NAMESPACE

$ROLEBINDING_NAME必须是该namespace下的唯一的
admin表示用户该namespace的管理员权限，关于使用clusterrole进行更细粒度的权限控制请参考RBAC——基于角色的访问控制。
我们给默认的serviceaccount default分配admin权限，这样就不要再创建新的serviceaccount，当然你也可以自己创建新的serviceaccount，然后给它admin权限

其实kubernetes-dashboard就是通过token授权的，可以不清楚的，可以看这篇文章：Kubernetes（k8s）安装详解

五、总结

RoleBinding 和 ClusterRoleBinding：角色绑定和集群角色绑定，简单来说就是把声明的 Subject 和我们的 Role 进行绑定的过程(给某个用户绑定上操作的权限)，二者的区别也是作用范围的区别：RoleBinding 只会影响到当前namespace 下面的资源操作权限，而 ClusterRoleBinding 会影响到所有的namespace。

Rule：规则，规则是一组属于不同 API Group 资源上的一组操作的集合
Role 和 ClusterRole：角色和集群角色，这两个对象都包含上面的 Rules 元素，二者的区别在于，在 Role 中，定义的规则只适用于单个命名空间，也就是和namespace 关联的，而 ClusterRole 是集群范围内的，因此定义的规则不受命名空间的约束。另外 Role 和 ClusterRole 在Kubernetes中都被定义为集群内部的 API 资源，和我们前面学习过的 Pod、ConfigMap 这些类似，都是我们集群的资源对象，所以同样的可以使用我们前面的kubectl相关的命令来进行操作
Subject：主题，对应在集群中尝试操作的对象，集群中定义了3种类型的主题资源：

User：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
ServiceAccount：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，这也是我们这节课的重点