Kubernetes 必须掌握技能之 RBAC

什么是 Kubernetes RBAC

基于角色的访问控制（Role-Based Access Control, 即 "RBAC"）：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。

RBAC 从 Kubernetes v1.6 处于beta版本，从 v1.8 开始，RBAC已作为 稳定的功能。启用 RBAC，请使用 --authorization-mode=RBAC 启动 API Server。[1]

API 概述

本节将介绍RBAC API所定义的四种顶级类型。用户可以像使用其他Kubernetes API资源一样 （例如通过kubectl、API调用等）与这些资源进行交互。例如，命令 kubectl create -f (resource).yml 可以被用于以下所有的例子，当然，读者在尝试前可能需要先阅读以下相关章节的内容。[1]

RBAC 简易概览图

ClusterRole 与 Role

Role（角色）：是一系列权限的集合，例如一个角色可以包含读取 Pod 的权限和列出 Pod 的权限。Role 只能用来给某个特定 namespace 中的资源作鉴权。对 namespace 、集群级资源 和 非资源类的 API（如 /healthz）使用 ClusterRole

ClusterRole： 对象可以授予与 Role 对象相同的权限，但由于它们属于集群范围对象，也可以使用它们授予对以下几种资源的访问权限：

• 集群范围资源（例如节点，即 node）
• 非资源类型 endpoint（例如 /healthz）
• 授权多个 Namespace

下面例子描述了 default namespace 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: demo-role
rules:
- apiGroups: [""] # 空字符串""表明使用 core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list", "create", "delete"]

下面例子中 ClusterRole 定义可用于授予用户对某一个 namespace，或者 所有 namespace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，没有 "namespace" 区分
  name: demo-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["secrets"]
  verbs: ["get", "watch", "list", "create", "delete"]

ClusterRoleBinding 与 RoleBinding

RoleBinding：把 Role 或 ClusterRole 中定义的各种权限映射到 User，Service Account 或者 Group，从而让这些用户继承角色在 namespace 中的权限。

ClusterRoleBinding： 让用户继承 ClusterRole 在整个集群中的权限。

RoleBinding 可以引用在同一命名空间内定义的Role对象。

# 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
  name: jane
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader
  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
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

最后，可以使用 ClusterRoleBinding 在集群级别和所有命名空间中授予权限。下面示例中所定义的 ClusterRoleBinding 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 。

# 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

对资源的引用

大多数资源由代表其名字的字符串表示，例如 ”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。在Kubernetes中，pod logs endpoint的URL格式为：

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

在这种情况下，”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，我们需要使用斜线来划分资源 与子资源。如果需要角色绑定主体读取pods以及pod log，您需要定义以下角色：

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: default
  name: pod-and-pod-logs-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods", "pods/log"]
  verbs: ["get", "list"]

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

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

值得注意的是，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。 [1]

例子

• 绑定用户能查看所有 namespace

  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
  kind: ClusterRole
  metadata:
    # 鉴于ClusterRole是集群范围对象，所以这里不需要定 义"namespace"字段
    name: view-namespace-clusterrole
  rules:
  - apiGroups:
    - ""
    resources:
    - namespaces
    - namespaces/status
    verbs:
    - get
    - list
    - watch

• 定义 develop-role 用户对 default 命名空间详细权限

  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
  kind: Role
  metadata:
    name: develop-role
    namespace: default
  rules:
  - apiGroups:
    - ""
    resources:
    - endpoints
    - serviceaccounts
    - configmaps
    - persistentvolumeclaims
    - persistentvolumes
    - services
    - replicationcontrollers
    - replicationcontrollers/scale
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - ""
    resources:
    - pods
    - pods/log
    - pods/status
    - pods/exec
    verbs:
    - create
    - delete
    - deletecollection
    - patch
    - update
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - ""
    resources:
    - bindings
    - events
    - limitranges
    - namespaces/status
    - replicationcontrollers/status
    - resourcequotas
    - resourcequotas/status
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - ""
    resources:
    - namespaces
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - apps
    resources:
    - daemonsets
    - statefulsets
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - apps
    resources:
    - deployments
    - deployments/scale
    - replicasets
    - replicasets/scale
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
    - update
  - apiGroups:
    - autoscaling
    resources:
    - horizontalpodautoscalers
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - batch
    resources:
    - cronjobs
    - jobs
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - extensions
    resources:
    - daemonsets
    - statefulsets
    - ingresses
    - networkpolicies
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - extensions
    resources:
    - deployments
    - deployments/scale
    - replicasets
    - replicasets/scale
    - replicationcontrollers/scale
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
    - update
  - apiGroups:
    - policy
    resources:
    - poddisruptionbudgets
    verbs:
    - get
    - list
    - watch
  - apiGroups:
    - networking.k8s.io
    resources:
    - networkpolicies
    verbs:
    - get
    - list
    - watch

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）。一个例子是 system:node ClusterRole 对象。 这个角色定义了 kubelet 的权限。如果这个角色被修改，可能会导致kubelet 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。 [1]

面向用户的角色

通过命令 kubectl get clusterrole 查看到并不是所有都是以 system:前缀，它们是面向用户的角色。 这些角色包含超级用户角色（cluster-admin），即旨在利用 ClusterRoleBinding（cluster-status）在集群范围内授权的角色， 以及那些使用 RoleBinding（admin、edit和view）在特定命名空间中授权的角色。

• cluster-admin：超级用户权限，允许对任何资源执行任何操作。 在 ClusterRoleBinding 中使用时，可以完全控制集群和所有命名空间中的所有资源。 在 RoleBinding 中使用时，可以完全控制 RoleBinding 所在命名空间中的所有资源，包括命名空间自己。

• admin：管理员权限，利用 RoleBinding 在某一命名空间内部授予。 在 RoleBinding 中使用时，允许针对命名空间内大部分资源的读写访问， 包括在命名空间内创建角色与角色绑定的能力。 但不允许对资源配额（resource quota）或者命名空间本身的写访问。

• edit：允许对某一个命名空间内大部分对象的读写访问，但不允许查看或者修改角色或者角色绑定。

• view：允许对某一个命名空间内大部分对象的只读访问。 不允许查看角色或者角色绑定。 由于可扩散性等原因，不允许查看 secret 资源。

核心组件角色、其它组件角色 和 控制器（Controller）角色 这里不在一一列出。具体见参考链接中[1]。

Permissive RBAC

所谓 Permissive RBAC 是指授权给所有的 Service Accounts 管理员权限。不推荐的配置

$ kubectl create clusterrolebinding permissive-binding \
  --clusterrole=cluster-admin \
  --user=admin \
  --user=kubelet \
  --group=system:serviceaccounts

创建用户 shell 脚本

#!/usr/bin/env bash
# 注意修改KUBE_APISERVER为你的API Server的地址

KUBE_APISERVER=$1
USER=$2
USER_SA=system:serviceaccount:default:${USER}
Authorization=$3
USAGE="USAGE: create-user.sh <api_server> <username> <clusterrole authorization>\nExample: https://192.168.1.2:6443 brand"
Example: https://192.168.1.2:6443 brand"
CSR=`pwd`/user-csr.json
SSL_PATH="/opt/kubernetes/ssl"
USER_SSL_PATH="/opt/kubernetes/create-user"
SSL_FILES=(ca-key.pem ca.pem ca-config.json)
CERT_FILES=(${USER}.csr $USER-key.pem ${USER}.pem)

if [[ $KUBE_APISERVER == "" ]]; then
   echo -e $USAGE
   exit 1
fi
if [[ $USER == "" ]];then
    echo -e $USAGE
    exit 1
fi

if [[ $Authorization == "" ]];then
    echo -e $USAGE
    exit 1
fi

# 创建用户的csr文件
function createCSR(){
cat>$CSR<<EOF
{
  "CN": "USER",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 替换csr文件中的用户名
sed -i "s/USER/$USER_SA/g" $CSR
}

function ifExist(){
if [ ! -f "$SSL_PATH/$1" ]; then
    echo "$SSL_PATH/$1 not found."
    exit 1
fi
}

function ifClusterrole(){
kubectl get clusterrole ${Authorization} &> /dev/null
if (( $? !=0 ));then
   echo "${Authorization} clusterrole there is no"
   exit 1
fi
}

# 判断clusterrole授权是否存在
ifClusterrole

# 判断证书文件是否存在
for f in ${SSL_FILES[@]};
do
    echo "Check if ssl file $f exist..."
    ifExist $f
    echo "OK"
done

echo "Create CSR file..."
createCSR
echo "$CSR created"
echo "Create user's certificates and keys..."
cd $USER_SSL_PATH
cfssl gencert -ca=${SSL_PATH}/ca.pem -ca-key=${SSL_PATH}/ca-key.pem -config=${SSL_PATH}/ca-config.json -profile=kubernetes $CSR| cfssljson -bare $USER_SA

# 创建 sa
kubectl create sa ${USER} -n default

# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=${SSL_PATH}/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${USER}.kubeconfig

# 设置客户端认证参数
kubectl config set-credentials ${USER_SA} \
--client-certificate=${USER_SSL_PATH}/${USER_SA}.pem \
--client-key=${USER_SSL_PATH}/${USER_SA}-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${USER}.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context kubernetes \
--cluster=kubernetes \
--user=${USER_SA} \
--namespace=development \
--kubeconfig=${USER}.kubeconfig

# 设置默认上下文
kubectl config use-context kubernetes --kubeconfig=${USER}.kubeconfig

# 创建 namespace
# kubectl create ns $USER

# 绑定角色
# kubectl create rolebinding ${USER}-admin-binding --clusterrole=admin --user=$USER --namespace=$USER --serviceaccount=$USER:default
kubectl create clusterrolebinding ${USER}-binding --clusterrole=${Authorization} --user=${USER_SA}

# kubectl config get-contexts

echo "Congratulations!"
echo "Your kubeconfig file is ${USER}.kubeconfig"

参考链接

• [1] https://jimmysong.io/kubernetes-handbook/concepts/rbac.html
• https://www.shipengqi.top/kubernetes-learn/auth/rbac.html
• https://juejin.im/entry/5b23280ce51d4558cd2acdea

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本文作者： Peng Yang
本文链接： https://www.yp14.cn/2019/12/09/Kubernetes-必须掌握技能之-RBAC/
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