k8s集群之RBAC角色访问控制

在k8s上我们如何控制访问权限呢，答案就是Role-based access control (RBAC) - 基于角色（Role）的访问控制（RBAC）是一种基于组织中用户的角色来调节控制对计算机或网络资源的访问的方法。

在早期的K8s版本，RBAC还未出现的时候，整个K8s的安全是较为薄弱的，有了RBAC后，我们可以对K8s集群的访问人员作非常明细化的控制，控制他们能访问什么资源，以只读还是可以读写的形式来访问，目前RBAC是K8s默认的安全授权标准，所以我们非常有必要来掌握RBAC的使用，这样才有更有力的保障我们的K8s集群的安全使用，下面我们将以生产中的实际使用来大家了解及掌握RBAC的生产应用。

RBAC里面的几种资源关系图，下面将用下面的资源来演示生产中经典的RBAC应用

                  |--- Role --- RoleBinding                #只在指定namespace中生效
ServiceAccount ---|
                  |--- ClusterRole --- ClusterRoleBinding  #不受namespace限制，在整个K8s集群中生效

在我看来，RBAC在K8s上的用途主要分为两大类：

第一类是保证在K8s上运行的pod服务具有相应的集群权限，如gitlab的CI/CD，它需要能访问除自身以外其他pod，比如gitlab-runner的pod的权限，再比如gitlab-runner的pod需要拥有创建新的临时pod的权限，用以来构建CI/CD自动化流水线

第二类是创建能访问K8S相应资源、拥有对应权限的kube-config配置给到使用K8s的人员，来作为连接K8s的授权凭证

实例一：在这里我们先暂时以早期的helm2来作下练习（不会小伙伴，可以跳过到实例二来做练习）helm是一个快捷安装K8s各类资源的管理工具，一个较为完整的服务可能会存在deployment，service，configmap，secret，ingress等资源来组合使用，大家在用的过程中可能会觉得配置使用较为麻烦，这时候helm就出现了，它把这些资源都打包封装成它自己能识别的内容，我们在安装一个服务的时候，就只需要作下简单的配置，一条命令即可完成上述众多资源的配置安装，titller相当于helm的服务端，它是需要有权限在K8s中创建各类资源的，在初始安装使用时，如果没有配置RBAC权限，我们会看到如下报错：

root@node1:~# helm install stable/mysql
Error: no available release name found

这时，我们可以来快速解决这个问题，创建sa关联K8s自带的最高权限的ClusterRole（生产中建议不要这样做，权限太高有安全隐患，这个就和linux的root管理帐号一样，一般都是建议通过sudo来控制帐号权限）

kubectl create serviceaccount --namespace kube-system tiller
kubectl create clusterrolebinding tiller-cluster-rule --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:tiller
kubectl patch deploy --namespace kube-system tiller-deploy -p '{"spec":{"template":{"spec":{"serviceAccount":"tiller"}}}}'

实例二：生产中实施的完整脚本

1.创建对指定namespace有所有权限的kube-config

#!/bin/bash
#
# This Script based on  https://jeremievallee.com/2018/05/28/kubernetes-rbac-namespace-user.html
# K8s'RBAC doc:         https://kubernetes.io/docs/reference/access-authn-authz/rbac
# Gitlab'CI/CD doc:     hhttps://docs.gitlab.com/ee/user/permissions.html#running-pipelines-on-protected-branches
#
# In honor of the remarkable Windson

BASEDIR="$(dirname "$0")"
folder="$BASEDIR/kube_config"

echo -e "All namespaces is here: \n$(kubectl get ns|awk 'NR!=1{print $1}')"
echo "endpoint server if local network you can use $(kubectl cluster-info |awk '/Kubernetes/{print $NF}')"

namespace=$1
endpoint=$(echo "$2" | sed -e 's,https\?://,,g')

if [[ -z "$endpoint" || -z "$namespace" ]]; then
    echo "Use "$(basename "$0")" NAMESPACE ENDPOINT";
    exit 1;
fi
 
if ! kubectl get ns|awk 'NR!=1{print $1}'|grep -w "$namespace";then kubectl create ns "$namespace";else echo "namespace: $namespace was exist."; exit 1 ;fi

echo "---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: $namespace-user
  namespace: $namespace
---
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: $namespace-user-full-access
  namespace: $namespace
rules:
- apiGroups: ['', 'extensions', 'apps', 'metrics.k8s.io']
  resources: ['*']
  verbs: ['*']
- apiGroups: ['batch']
  resources:
  - jobs
  - cronjobs
  verbs: ['*']
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: $namespace-user-view
  namespace: $namespace
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: $namespace-user
  namespace: $namespace
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: Role
  name: $namespace-user-full-access
---
# https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/policy/resource-quotas/
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: $namespace-compute-resources
  namespace: $namespace
spec:
  hard:
    pods: "10"
    services: "10"
    persistentvolumeclaims: "5"
    requests.cpu: "1"
    requests.memory: 2Gi
    limits.cpu: "2"
    limits.memory: 4Gi" | kubectl apply -f -
kubectl -n $namespace describe quota $namespace-compute-resources
mkdir -p $folder
tokenName=$(kubectl get sa $namespace-user -n $namespace -o "jsonpath={.secrets[0].name}")
token=$(kubectl get secret $tokenName -n $namespace -o "jsonpath={.data.token}" | base64 --decode)
certificate=$(kubectl get secret $tokenName -n $namespace -o "jsonpath={.data['ca\.crt']}")

echo "apiVersion: v1
kind: Config
preferences: {}
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: $certificate
    server: https://$endpoint
  name: $namespace-cluster
users:
- name: $namespace-user
  user:
    as-user-extra: {}
    client-key-data: $certificate
    token: $token
contexts:
- context:
    cluster: $namespace-cluster
    namespace: $namespace
    user: $namespace-user
  name: $namespace
current-context: $namespace" > $folder/$namespace.kube.conf

2.创建对指定namespace有所有权限的kube-config（在已有的namespace中创建）

#!/bin/bash


BASEDIR="$(dirname "$0")"
folder="$BASEDIR/kube_config"

echo -e "All namespaces is here: \n$(kubectl get ns|awk 'NR!=1{print $1}')"
echo "endpoint server if local network you can use $(kubectl cluster-info |awk '/Kubernetes/{print $NF}')"

namespace=$1
endpoint=$(echo "$2" | sed -e 's,https\?://,,g')

if [[ -z "$endpoint" || -z "$namespace" ]]; then
    echo "Use "$(basename "$0")" NAMESPACE ENDPOINT";
    exit 1;
fi


echo "---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: $namespace-user
  namespace: $namespace
---
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: $namespace-user-full-access
  namespace: $namespace
rules:
- apiGroups: ['', 'extensions', 'apps', 'metrics.k8s.io']
  resources: ['*']
  verbs: ['*']
- apiGroups: ['batch']
  resources:
  - jobs
  - cronjobs
  verbs: ['*']
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: $namespace-user-view
  namespace: $namespace
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: $namespace-user
  namespace: $namespace
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: Role
  name: $namespace-user-full-access" | kubectl apply -f -

mkdir -p $folder
tokenName=$(kubectl get sa $namespace-user -n $namespace -o "jsonpath={.secrets[0].name}")
token=$(kubectl get secret $tokenName -n $namespace -o "jsonpath={.data.token}" | base64 --decode)
certificate=$(kubectl get secret $tokenName -n $namespace -o "jsonpath={.data['ca\.crt']}")

echo "apiVersion: v1
kind: Config
preferences: {}
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: $certificate
    server: https://$endpoint
  name: $namespace-cluster
users:
- name: $namespace-user
  user:
    as-user-extra: {}
    client-key-data: $certificate
    token: $token
contexts:
- context:
    cluster: $namespace-cluster
    namespace: $namespace
    user: $namespace-user
  name: $namespace
current-context: $namespace" > $folder/$namespace.kube.conf

3.同上，创建只读权限的

#!/bin/bash


BASEDIR="$(dirname "$0")"
folder="$BASEDIR/kube_config"

echo -e "All namespaces is here: \n$(kubectl get ns|awk 'NR!=1{print $1}')"
echo "endpoint server if local network you can use $(kubectl cluster-info |awk '/Kubernetes/{print $NF}')"

namespace=$1
endpoint=$(echo "$2" | sed -e 's,https\?://,,g')

if [[ -z "$endpoint" || -z "$namespace" ]]; then
    echo "Use "$(basename "$0")" NAMESPACE ENDPOINT";
    exit 1;
fi


echo "---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: $namespace-user-readonly
  namespace: $namespace
---
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: $namespace-user-readonly-access
  namespace: $namespace
rules:
- apiGroups: ['', 'extensions', 'apps', 'metrics.k8s.io']
  resources: ['pods', 'pods/log']
  verbs: ['get', 'list', 'watch']
- apiGroups: ['batch']
  resources: ['jobs', 'cronjobs']
  verbs: ['get', 'list', 'watch']
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: $namespace-user-view-readonly
  namespace: $namespace
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: $namespace-user-readonly
  namespace: $namespace
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: Role
  name: $namespace-user-readonly-access" | kubectl apply -f -

mkdir -p $folder
tokenName=$(kubectl get sa $namespace-user-readonly -n $namespace -o "jsonpath={.secrets[0].name}")
token=$(kubectl get secret $tokenName -n $namespace -o "jsonpath={.data.token}" | base64 --decode)
certificate=$(kubectl get secret $tokenName -n $namespace -o "jsonpath={.data['ca\.crt']}")

echo "apiVersion: v1
kind: Config
preferences: {}
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: $certificate
    server: https://$endpoint
  name: $namespace-cluster-readonly
users:
- name: $namespace-user-readonly
  user:
    as-user-extra: {}
    client-key-data: $certificate
    token: $token
contexts:
- context:
    cluster: $namespace-cluster-readonly
    namespace: $namespace
    user: $namespace-user-readonly
  name: $namespace
current-context: $namespace" > $folder/$namespace-readonly.kube.conf

最后，是多个集群配置融合的创建。这个在多集群管理方面是非常好用的，这里只以创建只读权限配置作为演示：

#!/bin/bash
# describe: create k8s cluster all namespaces resources with readonly clusterrole, no exec 、delete ...

# look system default to study:
# kubectl describe clusterrole view

# restore all change:
#kubectl -n kube-system delete sa all-readonly-${clustername}
#kubectl delete clusterrolebinding all-readonly-${clustername}
#kubectl delete clusterrole all-readonly-${clustername}


clustername=$1

Help(){
    echo "Use "$(basename "$0")" ClusterName(example: k8s1|k8s2|k8s3|delk8s1|delk8s2|delk8s3|3in1)";
    exit 1;
}

if [[ -z "${clustername}" ]]; then
    Help
fi

case ${clustername} in
    k8s1)
    endpoint="https://x.x.x.x:123456"
    ;;
    k8s2)
    endpoint="https://x.x.x.x:123456"
    ;;
    k8s3)
    endpoint="https://x.x.x.x:123456"
    ;;
    delk8s1)
    kubectl -n kube-system delete sa all-readonly-k8s1
    kubectl delete clusterrolebinding all-readonly-k8s1
    kubectl delete clusterrole all-readonly-k8s1
    echo "${clustername} successful."
    exit 0
    ;;
    delk8s2)
    kubectl -n kube-system delete sa all-readonly-k8s2
    kubectl delete clusterrolebinding all-readonly-k8s2
    kubectl delete clusterrole all-readonly-k8s2
    echo "${clustername} successful."
    exit 0
    ;;
    delk8s3)
    kubectl -n kube-system delete sa all-readonly-k8s3
    kubectl delete clusterrolebinding all-readonly-k8s3
    kubectl delete clusterrole all-readonly-k8s3
    echo "${clustername} successful."
    exit 0
    ;;
    3in1)
    KUBECONFIG=./all-readonly-k8s1.conf:all-readonly-k8s2.conf:all-readonly-k8s3.conf kubectl config view --flatten > ./all-readonly-3in1.conf
    kubectl --kubeconfig=./all-readonly-3in1.conf config use-context "k8s3"
    kubectl --kubeconfig=./all-readonly-3in1.conf config set-context "k8s3" --namespace="default"
    kubectl --kubeconfig=./all-readonly-3in1.conf config get-contexts
    echo -e "\n\n\n"
    cat ./all-readonly-3in1.conf |base64 -w 0
    exit 0
    ;;
    *)
    Help
esac

echo "---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: all-readonly-${clustername}
rules:
- apiGroups:
  - ''
  resources:
  - configmaps
  - endpoints
  - persistentvolumes
  - persistentvolumeclaims
  - pods
  - replicationcontrollers
  - replicationcontrollers/scale
  - serviceaccounts
  - services
  - nodes
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ''
  resources:
  - bindings
  - events
  - limitranges
  - namespaces/status
  - pods/log
  - pods/status
  - replicationcontrollers/status
  - resourcequotas
  - resourcequotas/status
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ''
  resources:
  - namespaces
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - apps
  resources:
  - controllerrevisions
  - daemonsets
  - deployments
  - deployments/scale
  - replicasets
  - replicasets/scale
  - statefulsets
  - statefulsets/scale
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - autoscaling
  resources:
  - horizontalpodautoscalers
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - batch
  resources:
  - cronjobs
  - jobs
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - extensions
  resources:
  - daemonsets
  - deployments
  - deployments/scale
  - ingresses
  - networkpolicies
  - replicasets
  - replicasets/scale
  - replicationcontrollers/scale
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - policy
  resources:
  - poddisruptionbudgets
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - networking.k8s.io
  resources:
  - networkpolicies
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - metrics.k8s.io
  resources:
  - pods
  verbs:
  - get
  - list
  - watch" | kubectl apply -f -

kubectl -n kube-system create sa all-readonly-${clustername}
kubectl create clusterrolebinding all-readonly-${clustername} --clusterrole=all-readonly-${clustername} --serviceaccount=kube-system:all-readonly-${clustername}

tokenName=$(kubectl -n kube-system get sa all-readonly-${clustername} -o "jsonpath={.secrets[0].name}")
token=$(kubectl -n kube-system get secret $tokenName -o "jsonpath={.data.token}" | base64 --decode)
certificate=$(kubectl -n kube-system get secret $tokenName -o "jsonpath={.data['ca\.crt']}")

echo "apiVersion: v1
kind: Config
preferences: {}
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: $certificate
    server: $endpoint
  name: all-readonly-${clustername}-cluster
users:
- name: all-readonly-${clustername}
  user:
    as-user-extra: {}
    client-key-data: $certificate
    token: $token
contexts:
- context:
    cluster: all-readonly-${clustername}-cluster
    user: all-readonly-${clustername}
  name: ${clustername}
current-context: ${clustername}" > ./all-readonly-${clustername}.conf
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