K8s进阶6——pod安全上下文(1)，重难点整理

2.创建pod，使用安全上下文指定普通用户id。

[root@k8s-master1 flask-demo]# cat deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: qingjun
name: qingjun
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: qingjun
template:
metadata:
labels:
app: qingjun
spec:
containers:

• image: 192.168.130.152/qingjun/flask-demo:v3
  name: flask-demo
  securityContext: ##指定普通用户id。
  runAsUser: 1000 ##这里的id必须是构建镜像里存在的用户id，创建用户时不指定id默认就是从1000开始。

[root@k8s-master1 flask-demo]# kubectl apply -f deploy.yaml

3.进入pod容器查看，是以普通用户id为1000的qingjun用户启用程序。

4.若构建镜像时没有提前创建普通用户，则在pod.yaml里指定安全上下文创建的容器程序里的普通用户id就是从1000开始。

##构建镜像没有提前创建普通用户。
[root@k8s-master1 ~]# cat dockerfile
FROM python
RUN mkdir /data/www -p
COPY . /data/www
RUN pip install flask -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
WORKDIR /data/www
CMD python qingjun.py
[root@k8s-master1 ~]# docker build -t flask-demo:v4 .

##新镜像推送到镜像仓库。
[root@k8s-master1 ~]# docker tag flask-demo:v4 192.168.130.152/qingjun/flask-demo:v4
[root@k8s-master1 ~]# docker push 192.168.130.152/qingjun/flask-demo:v4

##使用新镜像运行一个容器，进入容器查看是否是默认的root用户启动程序的。
[root@k8s-master1 ~]# docker run -d --name=qingjun1 192.168.130.152/qingjun/flask-demo:v4
[root@k8s-master1 ~]# docker exec -it qingjun1 /bin/bash

##创建一个pod，使用安全上下文指定普通用户id启动。
[root@k8s-master1 ~]# cat deploy2.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: qingjun1
name: qingjun1
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: qingjun1
template:
metadata:
labels:
app: qingjun1
spec:
containers:

• image: 192.168.130.152/qingjun/flask-demo:v4
  name: flask-demo1
  securityContext: ##指定普通用户id。
  runAsUser: 1000 ##这里的id必须是构建镜像里存在的用户id，创建用户时不指定id默认就是从1000开始。

##导入yaml，进入pod容器查看是否是用户id为1000的普通用户启动的容器。
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f deploy2.yaml

1.3 案例2

背景：

• 容器中有些应用程序可能需要访问宿主机设备、修改内核等需求，默认情况下，容器没有这个能力，这时可以考虑给容器设置特权模式。

需求：

• 避免使用特权容器。

启用特权模式：

• docker方式：容器时指定–privileged参数，表示该容器内的程序是以root用户启动，跟在宿主机上用root用户启动一个进程完全没有区别，都可以调用内核的所有参数。
• K8s方式：在pod安全上下文设置参数

containers:

• image: 192.168.130.152/qingjun/flask-demo:v3
  name: web
  securityContext:
  privileged: true

注意事项：

• 启用特权模式就意味着，你要为容器提供了访问Linux内核的所有能力，这是很危险的，为了减少系统调用的供给，可以使用Capabilities为容器赋予仅所需的能力。

1.在deployment.yaml文件中添加此参数，重新构建pod容器就会生效。

1.4 Linux Capabilities方案

基本了解：

• Capabilities 的出现就是弥补直接在deployment.yaml中指定特权从而导致权限过大的弊端。
• 它是一个内核级别的权限调用解决方案，它允许对内核调用权限进行更细粒度的控制，而不是简单地以 root 身份能力授权，但比之前讲的Seccomp限制的容器进程系统调用更粗略一些。
• Capabilities 包括更改文件权限、控制网络子系统和执行系统管理等功能。在pod安全上下文中添加或删除Capabilities，可以做到容器精细化权限控制。

注意事项：

• Linux 权能常数定义的形式为 CAP_XXX。但是 container清单中列举权能时，需要将权能名称中的 CAP_ 部分去掉。
• 例如，要添加 CAP_SYS_TIME， 可在权能列表中添加 SYS_TIME。

1.查看linux Capability权能。

[root@k8s-master1 ~]# yum install man-pages
[root@k8s-master1 ~]# man capabilities

案例1

• 需求：添加指定权限。容器默认没有挂载文件系统能力，添加SYS_ADMIN权能增加这个功能。

1.查看当前pod容器里具备哪些内核调用权限。

[root@k8s-master1 flask-demo]# kubectl run centos --image=centos – sleep 24h
[root@k8s-master1 flask-demo]# kubectl exec -it centos – bash
[root@centos /]# capsh --print ##查看权能。

2.查看特权用户具备的权限。

3.查看普通用户当前权限。

4.创建一个测试容器，进入容器查看没有挂载权限，因为是普通用户。

[root@k8s-master1 flask-demo]# kubectl run bs --image=busybox – sleep 24h

5.创建pod时指定挂载权限，进入容器测试可以挂载目录。

[root@k8s-master1 flask-demo]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: cap-pod
spec:
containers:

• image: busybox
  name: test
  command:
• sleep
• 24h
  securityContext:
  capabilities:
  add: [“SYS_ADMIN”] ##添加挂载权限。

[root@k8s-master1 flask-demo]# kubectl apply -f pod.yaml

案例2

• 需求：只读容器文件系统。只读挂载容器文件系统，防止恶意二进制文件创建。

1.容器默认的普通用户是可读可写。

2.deployment.yaml中指定只读参数。

[root@k8s-master1 flask-demo]# cat deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: qingjun
name: qingjun
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: qingjun
template:
metadata:
labels:
app: qingjun
spec:
containers:

• image: 192.168.130.152/qingjun/flask-demo:v4
  name: flask-demo
  securityContext:
  runAsUser: 1000
  readOnlyRootFilesystem: true ##添加此行。

[root@k8s-master1 flask-demo]# kubectl apply -f deploy.yaml

3.进入容器查看，没有写权限，只能读。

二、pod安全策略

2.1 PSP（已废弃）

概念：

• PodSecurityPolicy，简称PSP，是K8s中Pod部署时重要的安全校验手段，能够有效地约束应用运行时行为安全。
• 使用PSP对象定义一组Pod在运行时必须遵循的条件及相关字段的默认值，只有Pod满足这些条件才会被K8s接受。
• Pod安全策略实现为一个准入控制器，默认没有启用，当启用后会强制实施Pod安全策略，没有满足的Pod将无法创建。因此，建议在启用PSP之前先添加策略并对其授权。

启用Pod安全策略：

1. kube-apiserver.yaml配置文件添加准入控制器。
2. 重启kubelet，systemctl restart kubelet
   

玩法思路：

1. 创建SA服务账号。
2. 将SA绑定到系统内置Role edit。
3. 创建使用PSP权限的Role qingjun。
4. 将SA绑定到角色qingjun上。
5. 定义PodSecurityPolicy策略。

注意事项：

1. 使用复杂，权限模型存在缺陷，控制不明确，一旦出现问题不好定位，所以将再1.21版本弃用PSP，在1.25版本删除PSP。 弃用官方文献
2. 替代方案KEP 2579。
3. 替代外部控制器方案：K-Rail、 Kyverno、 OPA/Gatekeeper 。

2.1.1 安全策略限制维度

2.2 OPA Gatekeeper方案

前提了解：

• OPA（Open Policy Agent）：是一个开源的、通用策略引擎，可以将策略编写为代码。提供一个种高级声明性语言-Rego来编写策略，并把决策这一步骤从复杂的业务逻辑中解耦出来。
• 是PSP的替代方案，属于外部准入控制器。
• OPA官网
• Gatekeeper项目地址
• Gatekeeper文档

OPA可以用来做什么？

1. 拒绝不符合条件的YAML部署。
2. 允许使用哪些仓库中的镜像。
3. 允许在哪个时间段访问系统。
4. 等等。

OPA Gatekeeper的概念：

• Gatekeeper 是基于 OPA的一个 Kubernetes 策略解决方案，可替代PSP或者部分RBAC功能。因为OPA与K8s对接偏向于底层，不好使用，所以社区就基于OPA引擎开发了OPA Gatekeeper的解决方案，方便使用。
• 当在集群中部署了Gatekeeper组件，APIServer所有的创建、更新或者删除操作都会触发Gatekeeper来处理，如果不满足策略则拒绝。

工作流程图：

2.2.1 安装Gatekeeper

1.下载准备安装yaml文件，下载地址

2.导入文件一键部署，并查看。

[root@k8s-master1 opa]# kubectl apply -f gatekeeper.yaml

2.2.2 编写策略

Gatekeeper的策略由两个资源对象组成：

1. Template模板：在后面我们需要自定义限制策略，策略是怎么实现的就需要我们先写一个实现逻辑，这里就把这个实现逻辑称之为模板，使用rego语言。
2. Contsraint约束：自定义限制策略，当我们创建任何一个资源时可以先通过这个约束来进行过滤处理，违反约束就代表能限制你创建自动动作，不让你创建这个资源。所以约束就是负责K8s资源对象的过滤或者为Template模板提供输入参数。

实现思路：

1. 先使用rego语言编写Template模板，在这个模板里自定义实现逻辑，就相当于写一个脚本逻辑。
2. 自定义Constraint约束，约束格式类似rbac授权那种，要限制什么资源，这个资源在什么组。
3. 当我们创建一个资源时，比如创建deployment时，若是触发了约束，则就会带入到模板里，看是否能违反约束，若是违反约束就相当于出发了开关，不让你创建deployment。

模板核心字段释义：

• 字段containers = input.review.object.spec.template.spec.containers
  • input.review.object ：抓取约束模板里自定义的限制资源。比如我在约束模板里限制deployment资源，这里就是是抓取的deployment资源。
  • .spec.template.spec.containers：代表获取资源对象的yaml文件里.spec.template.spec.containers内容，可以用kubectl explan获取。比如我在约束模板里限制的是deployment资源，那么当我创建deployment资源时就会抓取deployment.yaml文件里的spec.template.spec.containers下的内容，如下图，就是获取下图中的红框内容。此时拿到这块内容，再根据模板里的逻辑进行判断，看最后是否输出的true，若是则代表违反约束，你就不能创建deployment资源。
    

2.2.3 案例1

需求：

• 禁止容器启用特权。若用户创建的资源里有开启特权容器参数，则限制用户不能创建资源。

实现代码逻辑：

• violation函数返回的是布尔值True或者False。我取deployment.yaml文件里的特权容器参数，若返回值为false，则不会继续往下执行函数，属于放行不做拦截；若返回值为true，则说明整个函数表达式已通过，代表违反约束需要拦截，就相当于触碰到开关起到拦截作用。

1.编写模板和约束，在模板里使用rego脚本匹配约束里面的的资源。

##模板
[root@k8s-master1 opa]# cat privileged_tpl.yaml
apiVersion: templates.gatekeeper.sh/v1beta1
kind: ConstraintTemplate
metadata:
name: qingjun
spec:
crd:
spec:
names:
kind: qingjun
targets:

• target: admission.k8s.gatekeeper.sh
  rego: | ##自定义匹配策略，使用rego语言编写。
  package admission ##传入一个依赖包，唯一的，类似命名空间。
  violation[{“msg”: msg}] { ##定义一个key-value变量。
  containers = input.review.object.spec.template.spec.containers ##获取自定义对象的pod.yaml里对应的字段。
  c_name := containers[0].name ##获取第一个容器名称并赋予变量名为c_name，0代表第一个。
  containers[0].securityContext.privileged ##获取第一个容器的securityContext.privileged值。这里是判断返回是否为true，返回true说明违反约束。
  msg := sprintf(“提示：'%v’容器禁止启用特权！”,[c_name]) ##打印结果。
  }
  [root@k8s-master1 opa]# kubectl apply -f privileged_tpl.yaml

##约束
[root@k8s-master1 opa]# cat privileged_constraints.yaml
apiVersion: constraints.gatekeeper.sh/v1beta1
kind: qingjun
metadata:
name: baimu
spec:
match:
kinds:

• apiGroups: [“apps”]
  kinds:
• “Deployment”
• “DaemonSet”
• “StatefulSet”
  [root@k8s-master1 opa]# kubectl apply -f privileged_constraints.yaml

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