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十三 用户认证系统

apiserver 是所有请求访问的网关接口，请求过程中，认证用于实现身份识别，授权用于实现权限检查，实际上，我们使用命令行：kubectl apply -f ment.yaml，实际上是转换为 HTTP 协议向 apiserver 发起请求的，而认证是信息由 ~/.kube/config 这个文件提供的，这个文件记录了管理员权限的用户信息。

  • k8s 的 API 是 RESTfull 风格的，所以资源是由路径标明的，在 k8s 中，资源只能属于两个地方：属于集群 或 属于名称空间。
集群级别：namespace、pv
名称空间：POD、deployment、daemonSet、 service、PCV

集群级别：namespace、pv
名称空间：POD、deployment、daemonSet、 service、PCV

例如：请求 delfault 名称空间下的 myapp-deploy 控制器，就是下面的写法

http://172.16.100.100/apis/apps/v1/namespaces/default/deployments/myapp-deploy

http://172.16.100.100/apis/apps/v1/namespaces/default/deployments/myapp-deploy

上面表示：http://172.16.100.100:6443 集群的 apis 下的 apps 组的 v1 版本的 namespaces 下寻找 default 下的 myapp-deploy 控制器

13.1 用户的类型

我们使用 kubectl 连接 k8s 集群进行控制，实际上是使用用户家目录下 .kube/config 这个文件中的用户连接到 apiserver 实现认证的，而有些 POD （如：CoreDNS）也需要获取集群的信息，它们也需要连接到 k8s 集群中，所以 k8s 中用户的类型有两种：

  1. 人类使用的用户：useraccount，处于用户家目录 .kube/config 文件中，可使用 kubectl config --help 获取帮助创建
  2. POD 使用的用户：serviceaccunt，是一种 k8s 对象，它可以使用 kubectl create serviceaccount --help 获取帮助创建

13.2 POD如何连接集群

POD 需要使用 serviceaccount 连接并认证到集群，POD 之所以能够连接到集群是因为有一个内置的 service 将 POD 的请求代理至 apiserver 的地址了。

  • 名字为 kubernetes 的 servie 为 POD 连接到 apiserver 提供了通信
$ kubectl describe service kubernetes                            # 集群内部的 POD 与 apiserver 通信使用的 service ，但是注意 apiserver 需要认证的

Name:              kubernetes
Namespace:         default
Labels:            component=apiserver
                   provider=kubernetes
Annotations:       <none>
Selector:          <none>
Type:              ClusterIP
IP:                10.96.0.1                                     # 集群内部访问 apiserver 的网关
Port:              https  443/TCP
TargetPort:        6443/TCP
Endpoints:         172.16.100.101:6443                           # apiserver 工作的地址
Session Affinity:  None
Events:            <none>

$ kubectl describe service kubernetes                            # 集群内部的 POD 与 apiserver 通信使用的 service ，但是注意 apiserver 需要认证的

Name:              kubernetes
Namespace:         default
Labels:            component=apiserver
                   provider=kubernetes
Annotations:       <none>
Selector:          <none>
Type:              ClusterIP
IP:                10.96.0.1                                     # 集群内部访问 apiserver 的网关
Port:              https  443/TCP
TargetPort:        6443/TCP
Endpoints:         172.16.100.101:6443                           # apiserver 工作的地址
Session Affinity:  None
Events:            <none>

13.3 serviceaccount 对象

k8s 的认证有两种一种是：human user、一种是 serviceaccount，下面就是创建 serviceaccount 它是 POD 访问 apiserver 所用的一种对象，而 human user，即使 kubectl 命令行通过读取 config 中的用户而认证到 apiserver 的。

  • 创建一个 serviceaccount 对象，它会自动创建并关联一个 secret，这个 serviceaccount 可以到 apiserver 上进行认证，但是认证不代表有权限，所以需要授权
$ kubectl create serviceaccount admin
$ kubectl get secret


$ kubectl create serviceaccount admin
$ kubectl get secret
  • 创建 POD 使用指定的 serviceaccount 对象
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-serviceaccount-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: ikubernetes/myapp:v1
      ports:
        - name: http
          containerPort: 80
  serviceAccountName: admin


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-serviceaccount-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: ikubernetes/myapp:v1
      ports:
        - name: http
          containerPort: 80
  serviceAccountName: admin

13.3.1 在 POD 中使用 serviceaccount

  • POD 连接 apiserver 时候，需要在清单中指定 serviceAccountName 这个字段，详见：kubectl explain pods.spec

每个 POD 默认自带一个 volumes，这是一个 secret，这个存储卷保存着 default-token-bq2gn 用来访问 apiserver ，而这个 secret 权限仅仅能通过 api 访问当前 POD 自身的信息，如果想要一个 POD 拥有管理集群的权限，那么可以手动创建一个 secret 并通过 volumes 挂载到 POD 上。

serviceaccout 也属于标准的 k8s 对象，这个对象提供了账号信息，但是账号由没有权限需要 rbac 机制来决定。

13.4 kubectl 配置文件

  • kubectl 配置文件解析，详见：kubectl config view
apiVersion: v1
kind: Config
clusters:                                             # 集群列表
- cluster:                                            # 列表中的一个集群对象
    certificate-authority-data: DATA+OMITTED          # 服务器认证方式
    server: https://172.16.100.101:6443               # 集群的 apiserver 地址
  name: kubernetes                                    # 集群名称
users:                                                # 用户列表
- name: kubernetes-admin                              # 列表中的一个用户对象
  user:                                               # 
    client-certificate-data: REDACTED                 # 客户端证书
    client-key-data: REDACTED                         # 客户端私钥
contexts:                                             # 上下文列表
- context:                                            # 列表中的一个上下文对象
    cluster: kubernetes                               # 集群名称
    user: kubernetes-admin                            # 用户名称
  name: kubernetes-admin@kubernetes                   # 上下文名称
current-context: kubernetes-admin@kubernetes          # 当前上下文
preferences: {}


apiVersion: v1
kind: Config
clusters:                                             # 集群列表
- cluster:                                            # 列表中的一个集群对象
    certificate-authority-data: DATA+OMITTED          # 服务器认证方式
    server: https://172.16.100.101:6443               # 集群的 apiserver 地址
  name: kubernetes                                    # 集群名称
users:                                                # 用户列表
- name: kubernetes-admin                              # 列表中的一个用户对象
  user:                                               # 
    client-certificate-data: REDACTED                 # 客户端证书
    client-key-data: REDACTED                         # 客户端私钥
contexts:                                             # 上下文列表
- context:                                            # 列表中的一个上下文对象
    cluster: kubernetes                               # 集群名称
    user: kubernetes-admin                            # 用户名称
  name: kubernetes-admin@kubernetes                   # 上下文名称
current-context: kubernetes-admin@kubernetes          # 当前上下文
preferences: {}
  • 配置文件保存了：多个集群、多用户的配置，kubectl 可以使用不同的用户访问不同的集群。
集群列表：集群对象列表
用户列表：用户对象列表
上下文：是描述集群与用户的关系列表。
当前上下文：表示当前使用哪个用户访问哪个集群


集群列表：集群对象列表
用户列表：用户对象列表
上下文：是描述集群与用户的关系列表。
当前上下文：表示当前使用哪个用户访问哪个集群


自定义配置信息：详见：kubectl config  --help
ca 和证书保存路径：/etc/kubernetes 保存了所有的 ca 和签发的证书信息。


自定义配置信息：详见：kubectl config  --help
ca 和证书保存路径：/etc/kubernetes 保存了所有的 ca 和签发的证书信息。

13.5 添加证书用户到 config

k8s apiserver 认证方式有两种：ssl证书 和 token 认证，本次使用 ssl 证书创建用户

13.5.1 创建SSL证书用户

  • 创建连接 apiserver 的用户证书
# 创建私钥
(umask 077; openssl genrsa -out kaliarch.key 2048)

# 生成证书签署请求，O 是组，CN 就是账号，这个账号被 k8s 用来识别身份，授权也需要授权这个账号
openssl req -new -key kaliarch.key -out kaliarch.csr -subj "/CN=kaliarch"
#penssl req -new -key kaliarch.key -out kaliarch.csr -subj "O=system:masters/CN=kaliarch/"

# 使用 CA 签署证书，并且在 1800 天内有效
openssl x509 -req -in kaliarch.csr -CA /etc/kubernetes/pki/ca.crt -CAkey /etc/kubernetes/pki/ca.key -CAcreateserial -out kaliarch.crt -days 1800

# 查看证书
openssl x509 -in kaliarch.crt -text -noout


# 创建私钥
(umask 077; openssl genrsa -out kaliarch.key 2048)

# 生成证书签署请求，O 是组，CN 就是账号，这个账号被 k8s 用来识别身份，授权也需要授权这个账号
openssl req -new -key kaliarch.key -out kaliarch.csr -subj "/CN=kaliarch"
#penssl req -new -key kaliarch.key -out kaliarch.csr -subj "O=system:masters/CN=kaliarch/"

# 使用 CA 签署证书，并且在 1800 天内有效
openssl x509 -req -in kaliarch.csr -CA /etc/kubernetes/pki/ca.crt -CAkey /etc/kubernetes/pki/ca.key -CAcreateserial -out kaliarch.crt -days 1800

# 查看证书
openssl x509 -in kaliarch.crt -text -noout

13.5.2 添加SSL证书用户到config

  • 将 kaliarch 用户添加到 k8s 的 config 中，设置客户端证书为 kaliarch.crt，设置客户端私钥为：kaliarch.key，使用 --embed-certs=true 来隐藏这些机密信息
kubectl config set-credentials kaliarch --client-certificate=./kaliarch.crt --client-key=./kaliarch.key --embed-certs=true

kubectl config set-credentials kaliarch --client-certificate=./kaliarch.crt --client-key=./kaliarch.key --embed-certs=true

13.5.3 创建切换上下文

  • 创建上下文对象，授权 kaliarch 用户访问名称为 kubernetes 的集群
kubectl config set-context kaliarch@kubernetes --cluster=kubernetes --user=kaliarch


kubectl config set-context kaliarch@kubernetes --cluster=kubernetes --user=kaliarch
  • 切换当前使用的上下文，到授权 kaliarch 到 kubernetes 的上下文上
kubectl config use-context kaliarch@kubernetes


kubectl config use-context kaliarch@kubernetes
  • 由于这个用户没有授权，所以这个用户是无法 get 到信息的，可以再切换回来
$ kubectl get pods
$ kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes


$ kubectl get pods
$ kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes

13.6 创建新 config 文件

使用 kubectl config set-cluster 创建一个新的 config 文件，想要设定这个新创建的 config 文件可以使用 --kubeconfig=/tmp/test.conf 指明。

  • 设置集群的连接的 ca 机构证书，--kubeconfig 可以指定 kubectl 使用的配置文件位置，默认为用户家目录 .kube 目录中的 config
kubectl config set-cluster k8s-cluster --server=https://172.16.100.101:6443 --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --embed-certs=true --kubeconfig=/tmp/test.conf 


kubectl config set-cluster k8s-cluster --server=https://172.16.100.101:6443 --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --embed-certs=true --kubeconfig=/tmp/test.conf
  • 将 kaliarch 用户添加到 k8s 的 config 中，设置客户端证书为 kaliarch.crt，设置客户端私钥为：kaliarch.key，使用 --embed-certs=true 来隐藏这些机密信息
kubectl config set-credentials kaliarch --client-certificate=./kaliarch.crt --client-key=./kaliarch.key --embed-certs=true


kubectl config set-credentials kaliarch --client-certificate=./kaliarch.crt --client-key=./kaliarch.key --embed-certs=true
  • 创建上下文对象，授权 kaliarch 用户访问名称为 kubernetes 的集群
kubectl config set-context def-ns-admin@k8s-cluster --cluster=k8s-cluster --user=def-ns-admin --kubeconfig=/tmp/test.conf


kubectl config set-context def-ns-admin@k8s-cluster --cluster=k8s-cluster --user=def-ns-admin --kubeconfig=/tmp/test.conf
  • 切换当前使用的上下文，到授权 kaliarch 到 kubernetes 的上下文上
kubectl config use-context def-ns-admin@k8s-cluster --kubeconfig=/tmp/test.con


kubectl config use-context def-ns-admin@k8s-cluster --kubeconfig=/tmp/test.con

13.7 基于 token 认证

13.7.1 创建 serviceaccount

  • 为 POD 创建一个 serviceaccount 对象，它是 POD 访问 apiserver 的凭证
kubectl create serviceaccount dashborad-admin -n kube-system


kubectl create serviceaccount dashborad-admin -n kube-system

13.7.2 绑定集群管理员角色

  • 创建 clusterrolebinding 将用户绑定至 cluster-admin 集群管理员（最高权限）
kubectl create clusterrolebinding dashborad-cluster-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashborad-admin


kubectl create clusterrolebinding dashborad-cluster-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashborad-admin

13.7.3 通过 serviceaccount 得到 Token

  • 找到刚才创建的 serviceaccount 对象
kubectl get secret -n kube-system


kubectl get secret -n kube-system
  • 得到 serviceaccount 对象中的 Token
kubectl describe secret -n kube-system dashborad-admin-token-skz95


kubectl describe secret -n kube-system dashborad-admin-token-skz95