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为Kubernetes集群添加用户

Kubernetes中的用户

K8S中有两种用户(User)——服务账号(ServiceAccount)和普通意义上的用户(User)
ServiceAccount是由K8S管理的,而User通常是在外部管理,K8S不存储用户列表——也就是说,添加/编辑/删除用户都是在外部进行,无需与K8S API交互,虽然K8S并不管理用户,但是在K8S接收API请求时,是可以认知到发出请求的用户的,实际上,所有对K8S的API请求都需要绑定身份信息(User或者ServiceAccount),这意味着,可以为User配置K8S集群中的请求权限

有什么区别?

最主要的区别上面已经说过了,即ServiceAccount是K8S内部资源,而User是独立于K8S之外的。从它们的本质可以看出:

  • User通常是人来使用,而ServiceAccount是某个服务/资源/程序使用的
  • User独立在K8S之外,也就是说User是可以作用于全局的,在任何命名空间都可被认知,并且需要在全局唯一
    而ServiceAccount作为K8S内部的某种资源,是存在于某个命名空间之中的,在不同命名空间中的同名ServiceAccount被认为是不同的资源
  • K8S不会管理User,所以User的创建/编辑/注销等,需要依赖外部的管理机制,K8S所能认知的只有一个用户名 ServiceAccount是由K8S管理的,创建等操作,都通过K8S完

这里说的添加用户指的是普通意义上的用户,即存在于集群外的用户,为k8s的使用者。
实际上叫做添加用户也不准确,用户早已存在,这里所做的只是使K8S能够认知此用户,并且控制此用户在集群内的权限

用户验证

尽管K8S认知用户靠的只是用户的名字,但是只需要一个名字就能请求K8S的API显然是不合理的,所以依然需要验证此用户的身份

在K8S中,有以下几种验证方式:

  • X509客户端证书
    客户端证书验证通过为API Server指定--client-ca-file=xxx选项启用,API Server通过此ca文件来验证API请求携带的客户端证书的有效性,一旦验证成功,API Server就会将客户端证书Subject里的CN属性作为此次请求的用户名
  • 静态token文件
    通过指定--token-auth-file=SOMEFILE选项来启用bearer token验证方式,引用的文件是一个包含了 token,用户名,用户ID 的csv文件 请求时,带上Authorization: Bearer 31ada4fd-adec-460c-809a-9e56ceb75269头信息即可通过bearer token验证
  • 静态密码文件
    通过指定--basic-auth-file=SOMEFILE选项启用密码验证,类似的,引用的文件时一个包含 密码,用户名,用户ID 的csv文件 请求时需要将Authorization头设置为Basic BASE64ENCODED(USER:PASSWORD)

这里只介绍客户端验证

为用户生成证书

假设我们操作的用户名为tom

  1. 首先需要为此用户创建一个私钥
    openssl genrsa -out tom.key 2048
  2. 接着用此私钥创建一个csr(证书签名请求)文件,其中我们需要在subject里带上用户信息(CN为用户名,O为用户组)
    openssl req -new -key tom.key -out tom.csr -subj "/CN=tom/O=MGM"
    其中/O参数可以出现多次,即可以有多个用户组
  3. 找到K8S集群(API Server)的CA证书文件,其位置取决于安装集群的方式,通常会在/etc/kubernetes/pki/路径下,会有两个文件,一个是CA证书(ca.crt),一个是CA私钥(ca.key)
  4. 通过集群的CA证书和之前创建的csr文件,来为用户颁发证书
    openssl x509 -req -in tom.csr -CA path/to/ca.crt -CAkey path/to/ca.key -CAcreateserial -out tom.crt -days 365
    -CA和-CAkey参数需要指定集群CA证书所在位置,-days参数指定此证书的过期时间,这里为365天
  5. 最后将证书(tom.crt)和私钥(tom.key)保存起来,这两个文件将被用来验证API请求

为用户添加基于角色的访问控制(RBAC)

角色(Role)

在RBAC中,角色有两种——普通角色(Role)和集群角色(ClusterRole),ClusterRole是特殊的Role,相对于Role来说:

  • Role属于某个命名空间,而ClusterRole属于整个集群,其中包括所有的命名空间
  • ClusterRole能够授予集群范围的权限,比如node资源的管理,比如非资源类型的接口请求(如"/healthz"),比如可以请求全命名空间的资源(通过指定 --all-namespaces)

为用户添加角色

首先创造一个角色

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: a-1
  name: admin
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["*"]
  verbs: ["*"]

这是在a-1命名空间内创建了一个admin管理员角色,这里只是用admin角色举例,实际上如果只是为了授予用户某命名空间管理员的权限的话,是不需要新建一个角色的,K8S已经内置了一个名为admin的ClusterRole

将角色和用户绑定

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: admin-binding
  namespace: a-1
subjects:
- kind: User
  name: tom
  apiGroup: ""
roleRef:
  kind: Role
  name: admin
  apiGroup: ""

如yaml中所示,RoleBinding资源创建了一个 Role-User 之间的关系,roleRef节点指定此RoleBinding所引用的角色,subjects节点指定了此RoleBinding的受体,可以是User,也可以是前面说过的ServiceAccount,在这里只包含了名为 tom 的用户

添加命名空间管理员的另一种方式

前面说过,K8S内置了一个名为admin的ClusterRole,所以实际上我们无需创建一个admin Role,直接对集群默认的admin ClusterRole添加RoleBinding就可以了

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: admin-binding
  namespace: a-1
subjects:
- kind: User
  name: tom
  apiGroup: ""
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: admin
  apiGroup: ""

这里虽然引用的是作为ClusterRole的admin角色,但是其权限被限制在RoleBinding admin-binding所处的命名空间,即a-1内

如果想要添加全命名空间或者说全集群的管理员,可以使用cluster-admin角色

到此为止,我们已经:

  • 为tom用户提供了基于X509证书的验证
  • 为a-1命名空间创造了一个名为admin的角色
  • 为用户tom和角色admin创建了绑定关系

为kubectl配置用户

tom已经是管理员了,现在我们想要通过kubectl以tom的身份来操作集群,需要将tom的认证信息添加进kubectl的配置,即~/.kube/config中

这里假设config中已经配置好了k8s集群

  1. 通过命令
    kubectl config set-credentials tom --client-certificate=path/to/tom.crt --client-key=path/to/tom.key
    将用户tom的验证信息添加进kubectl的配置
    此命令会在配置中添加一个名为tom的用户
  2. kubectl config set-context tom@aliyun --cluster=aliyun --namespace=a-1 --user=tom
    此命令添加了一个context配置——设定使用aliyun集群,默认使用a-1命名空间,使用用户tom进行验证
  3. 在命令中带上 kubectl --context=tom@aliyun ... 参数即可指定kubectl使用之前添加的名为tom@aliyun的context操作集群
    也可以通过命令 kubectl config use-context tom@aliyun 来设置当前激活的context

Tips: 将认证信息嵌入kubectl的配置中

通过kubectl config set-credentials命令添加的用户,其默认使用的是引用证书文件路径的方式,表现在~/.kube/config中,就是:

users:
- name: tom
  user:
    client-certificate: path/to/tom.crt
    client-key: path/to/tom.key

如果觉得这样总是带着两个证书文件不方便的话,可以将证书内容直接放到config文件里

  1. 将tom.crt/tom.key的内容用BASE64编码
    cat tom.crt | base64 --wrap=0
    cat tom.key | base64 --wrap=0
  2. 将获取的编码后的文本复制进config文件中
users:
- name: ich
  user:
    client-certificate-data: ...
    client-key-data: ...

这样就不再需要证书和私钥文件了,当然这两个文件还是保存起来比较好


参考资料:

Authenticating - Kubernetes
docs.bitnami.com/kubern
Using RBAC Authorization
Kubectl Reference Docs
brancz.com/2017/10/16/k

发布于 2018-08-29

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