理解Kubernetes的RBAC鉴权模式

2022-08-29 00:08:16 浏览数 (4)

对于kubernetes集群访问，用户可以使用kubectl、客户端库或构造 REST 请求，经过kubernetes的API Server组件，访问集群资源。当请求到达 API 时，它会经历多个阶段，包括认证、鉴权和准入控制，如下图所示：

下面主要讲解鉴权环节中的RBAC鉴权模式。

RBAC，Role-Based Access Control，即基于角色的访问控制，通过自定义具有某些特定权限的 Role，然后，将 Role 和特定的 Subject（user，group，service accounts…)关联起来已达到权限控制的目的。

RBAC 中有三个比较重要的概念：

  • Role：角色，本质是一组规则权限的集合，注意：RBAC 中，Role 只声明授予权限，而不存在否定规则；
  • Subject：被作用者，包括 user，group，通俗来讲就是认证机制中所识别的用户；
  • RoleBinding：定义了“Role”和“Subject”的绑定关系，也就是将用户以及操作权限进行绑定；

RBAC 其实就是通过创建角色(Role），通过 RoleBinding 将被作用者（subject）和角色（Role）进行绑定。

RBAC 鉴权机制使用 rbac.authorization.k8s.io API 组来驱动鉴权决定， 允许你通过 Kubernetes API 动态配置策略。

要启用 RBAC，在启动 API 服务器时将 --authorization-mode 参数设置为一个逗号分隔的列表并确保其中包含 RBAC。

代码语言：javascript复制
kube-apiserver --authorization-mode=Example,RBAC --<其他选项> --<其他选项>

RBAC API 声明了四种 Kubernetes 对象：Role、ClusterRole、RoleBinding 和 ClusterRoleBinding。

Role 和 ClusterRole

RBAC 的 Role 或 ClusterRole 中包含一组代表相关权限的规则。 这些权限是纯粹累加的（不存在拒绝某操作的规则）。

Role 总是用来在某个名字空间内设置访问权限； 在你创建 Role 时，你必须指定该 Role 所属的名字空间。

与之相对，ClusterRole 则是一个集群作用域的资源。这两种资源的名字不同（Role 和 ClusterRole） 是因为 Kubernetes 对象要么是名字空间作用域的，要么是集群作用域的，不可两者兼具。

ClusterRole 有若干用法。你可以用它来：

  1. 定义对某名字空间域对象的访问权限，并将在各个名字空间内完成授权；
  2. 为名字空间作用域的对象设置访问权限，并跨所有名字空间执行授权；
  3. 为集群作用域的资源定义访问权限。

如果你希望在名字空间内定义角色，应该使用 Role； 如果你希望定义集群范围的角色，应该使用 ClusterRole。

Role 示例

下面是一个位于 "default" 名字空间的 Role 的示例，可用来授予对 pods 的读访问权限：

代码语言：javascript复制
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""] # "" 标明 core API 组
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

ClusterRole 示例

ClusterRole 可以和 Role 相同完成授权。 因为 ClusterRole 属于集群范围，所以它也可以为以下资源授予访问权限：

  • 集群范围资源（比如节点（Node））
  • 非资源端点（比如 /healthz）
  • 跨名字空间访问的名字空间作用域的资源（如 Pod） 比如，你可以使用 ClusterRole 来允许某特定用户执行 kubectl get pods --all-namespaces

下面是一个 ClusterRole 的示例，可用来为任一特定名字空间中的 Secret 授予读访问权限， 或者跨名字空间的访问权限（取决于该角色是如何绑定的）：

代码语言：javascript复制
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  # "namespace" 被忽略，因为 ClusterRoles 不受名字空间限制
  name: secret-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  # 在 HTTP 层面，用来访问 Secret 资源的名称为 "secrets"
  resources: ["secrets"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

RoleBinding 和 ClusterRoleBinding

角色绑定（Role Binding）是将角色中定义的权限赋予一个或者一组用户。 它包含若干 主体（用户、组或服务账户）的列表和对这些主体所获得的角色的引用。 RoleBinding 在指定的名字空间中执行授权，而 ClusterRoleBinding 在集群范围执行授权。

一个 RoleBinding 可以引用同一的名字空间中的任何 Role。 或者，一个 RoleBinding 可以引用某 ClusterRole 并将该 ClusterRole 绑定到 RoleBinding 所在的名字空间。 如果你希望将某 ClusterRole 绑定到集群中所有名字空间，你要使用 ClusterRoleBinding。

RoleBinding 或 ClusterRoleBinding 对象的名称必须是合法的 路径区段名称。

RoleBinding 示例

下面的例子中的 RoleBinding 将 "pod-reader" Role 授予在 "default" 名字空间中的用户 "jane"。 这样，用户 "jane" 就具有了读取 "default" 名字空间中 pods 的权限。

代码语言：javascript复制
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
# 此角色绑定允许 "jane" 读取 "default" 名字空间中的 Pod
# 你需要在该命名空间中有一个名为 “pod-reader” 的 Role
kind: RoleBinding
metadata:
  name: read-pods
  namespace: default
subjects:
# 你可以指定不止一个“subject（主体）”
- kind: User
  name: jane # "name" 是区分大小写的
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  # "roleRef" 指定与某 Role 或 ClusterRole 的绑定关系
  kind: Role        # 此字段必须是 Role 或 ClusterRole
  name: pod-reader  # 此字段必须与你要绑定的 Role 或 ClusterRole 的名称匹配
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding 也可以引用 ClusterRole，以将对应 ClusterRole 中定义的访问权限授予 RoleBinding 所在名字空间的资源。这种引用使得你可以跨整个集群定义一组通用的角色， 之后在多个名字空间中复用。

例如，尽管下面的 RoleBinding 引用的是一个 ClusterRole，"dave"（这里的主体， 区分大小写）只能访问 "development" 名字空间中的 Secrets 对象，因为 RoleBinding 所在的名字空间（由其 metadata 决定）是 "development"。

代码语言：javascript复制
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
# 此角色绑定使得用户 "dave" 能够读取 "development" 名字空间中的 Secrets
# 你需要一个名为 "secret-reader" 的 ClusterRole
kind: RoleBinding
metadata:
  name: read-secrets
  # RoleBinding 的名字空间决定了访问权限的授予范围。
  # 这里隐含授权仅在 "development" 名字空间内的访问权限。
  namespace: development
subjects:
- kind: User
  name: dave # 'name' 是区分大小写的
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
ClusterRoleBinding 示例

要跨整个集群完成访问权限的授予，你可以使用一个 ClusterRoleBinding。 下面的 ClusterRoleBinding 允许 "manager" 组内的所有用户访问任何名字空间中的 Secrets。

代码语言：javascript复制
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
# 此集群角色绑定允许 “manager” 组中的任何人访问任何名字空间中的 Secret 资源
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: read-secrets-global
subjects:
- kind: Group
  name: manager      # 'name' 是区分大小写的
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

创建了绑定之后，你不能再修改绑定对象所引用的 Role 或 ClusterRole。 试图改变绑定对象的 roleRef 将导致合法性检查错误。 如果你想要改变现有绑定对象中 roleRef 字段的内容，必须删除重新创建绑定对象。

这种限制有两个主要原因：

  1. 将 roleRef 设置为不可以改变，这使得可以为用户授予对现有绑定对象的 update 权限， 这样可以让他们管理主体列表，同时不能更改被授予这些主体的角色。
  2. 针对不同角色的绑定是完全不一样的绑定。要求通过删除/重建绑定来更改 roleRef, 这样可以确保要赋予绑定的所有主体会被授予新的角色（而不是在允许或者不小心修改了 roleRef 的情况下导致所有现有主体未经验证即被授予新角色对应的权限）。

命令 kubectl auth reconcile 可以创建或者更新包含 RBAC 对象的清单文件， 并且在必要的情况下删除和重新创建绑定对象，以改变所引用的角色。 更多相关信息请参照命令用法和示例

对资源的引用

在 Kubernetes API 中，大多数资源都是使用对象名称的字符串表示来呈现与访问的。 例如，对于 Pod 应使用 "pods"。 RBAC 使用对应 API 端点的 URL 中呈现的名字来引用资源。 有一些 Kubernetes API 涉及 子资源（subresource），例如 Pod 的日志。 对 Pod 日志的请求看起来像这样：

代码语言：javascript复制
GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}/log

在这里，pods 对应名字空间作用域的 Pod 资源，而 log 是 pods 的子资源。 在 RBAC 角色表达子资源时，使用斜线（/）来分隔资源和子资源。 要允许某主体读取 pods 同时访问这些 Pod 的 log 子资源，你可以这样写：

代码语言：javascript复制
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: pod-and-pod-logs-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods", "pods/log"]
  verbs: ["get", "list"]

对于某些请求，也可以通过 resourceNames 列表按名称引用资源。 在指定时，可以将请求限定为资源的单个实例。

下面的例子中限制可以 get 和 update 一个名为 my-configmap 的 ConfigMap：

代码语言：javascript复制
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: configmap-updater
rules:
- apiGroups: [""]
  # 在 HTTP 层面，用来访问 ConfigMap 资源的名称为 "configmaps"
  resources: ["configmaps"]
  resourceNames: ["my-configmap"]
  verbs: ["update", "get"]

说明：

你不能使用资源名字来限制 create 或者 deletecollection 请求。 对于 create 请求而言，这是因为在鉴权时可能还不知道新对象的名字。 如果你使用 resourceName 来限制 list 或者 watch 请求， 客户端必须在它们的 list 或者 watch 请求里包含一个与指定的 resourceName 匹配的 metadata.name 字段选择器。 例如，kubectl get configmaps --field-selector=metadata.name=my-configmap

总结：

1. RBAC是基于角色管控访问权限，管控层级：集群--namespace--资源类别（如pods）--资源名（具体资源实例）

2. namespace下，推荐ClusterRole RoleBinding方式，可以复用角色，方便管理

3. 创建了绑定之后，你不能再修改绑定对象所引用的 Role 或 ClusterRole。 试图改变绑定对象的 roleRef 将导致合法性检查错误。 如果你想要改变现有绑定对象中 roleRef 字段的内容，必须删除重新创建绑定对象。

参考资料：

Kubernetes RBAC鉴权：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/reference/access-authn-authz/rbac/

一文读懂Kubernetes RBAC机制：https://blog.yingchi.io/posts/2020/7/k8s-rbac.html

K8S API资源—ApiGroup、Resources和Verbs：https://juejin.cn/post/6847902219761942541

kubernetes云原生 权限管控 RBAC 鉴权

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