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743
kubernetes-MD/kubernetes-RBAC.md
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<h1><center>kubernetes-RBAC</center></h1>
------
## 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
```shell
[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
```shell
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
```shell
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：
```shell
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：
```shell
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
```shell
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
```shell
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
```shell
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"
```shell
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["pods"]
verbs: ["get", "list", "watch"]
```
允许读写在 "extensions" 和 "apps" API Group中定义的 "deployments"
```shell
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["deployments"]
verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete"]
```
允许读取 "pods" 以及读写 "jobs"
```shell
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
```shell
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
```shell
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
```shell
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
```shell
subjects:
- kind: User
name: "alice@example.com"
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
```
一个名为"frontend-admins"的用户组
```shell
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
```shell
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: default
namespace: kube-system
```
名为"qa"命名空间中的所有服务账户
```shell
subjects:
- kind: Group
name: system:serviceaccounts:qa
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
```
在集群中的所有服务账户
```shell
subjects:
- kind: Group
name: system:serviceaccounts
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
```
所有认证过的用户（version 1.5+）
```shell
subjects:
- kind: Group
name: system:authenticated
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
```
所有未认证的用户（version 1.5+）
```shell
subjects:
- kind: Group
name: system:unauthenticated
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
```
所有用户（version 1.5+）
```shell
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
```shell
[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"
```shell
[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"
```shell
[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"
```shell
[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"
```shell
[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"
```shell
[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
```shell
[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
```shell
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
```shell
[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
```shell
[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
```shell
[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
```shell
[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
```shell
[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
```shell
[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)
```shell
[root@master ~]# kubectl config set-context xingdian@kubernetes --cluster=kubernetes --user=xingdian
```
​ 查看当前的工作上下文
```shell
[root@master ~]# kubectl config view
```
​ 切换用户（切换上下文）
```shell
[root@master ~]# kubectl config use-context xingdian@kubernetes
```
​ 验证是否已经切换到了新的上下文
```shell
[root@master ~]# kubectl config current-context
```
​ 测试（还未赋予权限）
```shell
[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
```shell
[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
```shell
[root@master ~]# kubectl create rolebinding myrole-binding --role=myrole --user=xingdian
```
​ 切换用户
```shell
[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
```shell
[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
```shell
[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
```shell
[root@master ~]# kubectl delete rolebinding myrole-binding
```
​ 使用clusterrolebinding绑定clusterrole
```shell
[root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding my-cluster-rolebinding --clusterrole=mycluster-role --user=xingdian
```
​ 切换账号
```shell
[root@master ~]# kubectl config use-context xingdian@kubernetes
```
​ 查看权限 查看kube-system空间的pod
```shell
# 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
......
```