用户通过 kubectl、客户端库或者通过发送REST请求访问API。 用户(自然人)和Kubernetes服务账户 都可以被授权进行API访问。 请求到达API服务器后会经过几个阶段,具体说明如图:

Diagram of request handling steps for Kubernetes API request

传输层安全

在典型的Kubernetes集群中,API通过443端口提供服务。 API服务器会提供一份证书。 该证书一般是自签名的, 所以用户机器上的 $USER/.kube/config 目录通常 包含该API服务器证书的根证书,用来代替系统默认根证书。 当用户使用 kube-up.sh 创建集群时,该证书通常会被自动写入用户的$USER/.kube/config。 如果集群中存在多个用户,则创建者需要与其他用户共享证书。

认证

一旦 TLS 连接建立,HTTP请求就进入到了认证的步骤。即图中的步骤 1 。 集群创建脚本或集群管理员会为API服务器配置一个或多个认证模块。 更具体的认证相关的描述详见 这里

认证步骤的输入是整个HTTP请求,但这里通常只是检查请求头和/或客户端证书。

认证模块支持客户端证书,密码和Plain Tokens, Bootstrap Tokens,以及JWT Tokens (用于服务账户)。

(管理员)可以同时设置多种认证模块,在设置了多个认证模块的情况下,每个模块会依次尝试认证, 直到其中一个认证成功。

在 GCE 平台中,客户端证书,密码和Plain Tokens,Bootstrap Tokens,以及JWT Tokens同时被启用。

如果请求认证失败,则请求被拒绝,返回401状态码。 如果认证成功,则被认证为具体的 username,该用户名可供随后的步骤中使用。一些认证模块还提供了用户的组成员关系,另一些则没有。

尽管Kubernetes使用 “用户名” 来进行访问控制和请求记录,但它实际上并没有 user 对象,也不存储用户名称或其他相关信息。

授权

当请求被认证为来自某个特定的用户后,该请求需要被授权。 即图中的步骤 2 。

请求须包含请求者的用户名,请求动作,以及该动作影响的对象。 如果存在相应策略,声明该用户具有进行相应操作的权限,则该请求会被授权。

例如,如果Bob有如下策略,那么他只能够读取projectCaribou命名空间下的pod资源:

{
    "apiVersion": "abac.authorization.kubernetes.io/v1beta1",
    "kind": "Policy",
    "spec": {
        "user": "bob",
        "namespace": "projectCaribou",
        "resource": "pods",
        "readonly": true
    }
}

如果Bob发起以下请求,那么请求能够通过授权,因为Bob被允许访问 projectCaribou 命名空间下的对象:

{
  "apiVersion": "authorization.k8s.io/v1beta1",
  "kind": "SubjectAccessReview",
  "spec": {
    "resourceAttributes": {
      "namespace": "projectCaribou",
      "verb": "get",
      "group": "unicorn.example.org",
      "resource": "pods"
    }
  }
}

如果Bob对 projectCaribou 命名空间下的对象发起一个写(create 或者 update)请求,那么它的授权会被拒绝。 如果Bob请求读取(get) 其他命名空间,例如 projectFish下的对象,其授权也会被拒绝。

Kubernetes的授权要求使用通用的REST属性与现有的组织或云服务提供商的访问控制系统进行交互。 采用REST格式是必要的,因为除Kubernetes外,这些访问控制系统还可能与其他的API进行交互。

Kubernetes 支持多种授权模块,例如ABAC模式,RBAC模式和 Webhook模式。 管理员创建集群时,会配置API服务器应用的授权模块。 如果多种授权模式同时被启用,Kubernetes将检查所有模块,如果其中一种通过授权,则请求授权通过。 如果所有的模块全部拒绝,则请求被拒绝(HTTP状态码403)。

要了解更多的Kubernetes授权相关信息,包括使用授权模块创建策略的具体说明等,可参考授权概述

准入控制

准入控制模块是能够修改或拒绝请求的软件模块。 作为授权模块的补充,准入控制模块会访问被创建或更新的对象的内容。 它们作用于对象的创建,删除,更新和连接 (proxy)阶段,但不包括对象的读取。

可以同时配置多个准入控制器,它们会按顺序依次被调用。

即图中的步骤 3 。

与认证和授权模块不同的是,如果任一个准入控制器拒绝请求,那么整个请求会立即被拒绝。

除了拒绝请求外,准入控制器还可以为对象设置复杂的默认值。

可用的准入控制模块描述 如下

一旦请求通过所有准入控制器,将使用对应API对象的验证流程对其进行验证,然后写入对象存储 (如步骤 4)。

API的端口和IP

上述讨论适用于发送请求到API服务器的安全端口(典型情况)。
实际上API服务器可以通过两个端口提供服务:

默认情况下,API服务器在2个端口上提供HTTP服务:

  1. Localhost Port:

     - 用于测试和启动,以及管理节点的其他组件
       (scheduler, controller-manager)与API的交互
     - 没有TLS
     - 默认值为8080,可以通过 `--insecure-port` 标记来修改。
     - 默认的IP地址为localhost, 可以通过 `--insecure-bind-address`标记来修改。
     - 请求会 **绕过** 认证和鉴权模块。
     - 请求会被准入控制模块处理。
     - 其访问需要主机访问的权限。
    
  2. Secure Port:

     - 尽可能使用该端口访问
     - 应用 TLS。 可以通过 `--tls-cert-file` 设置证书, 通过 `--tls-private-key-file` 设置私钥。
     - 默认值为6443,可以通过 `--secure-port` 标记来修改。
     - 默认IP是首个非本地的网络接口地址,可以通过 `--bind-address` 标记来修改。
     - 请求会经过认证和鉴权模块处理。
     - 请求会被准入控制模块处理。
     - 要求认证和授权模块正常运行。
    

通过 kube-up.sh创建集群时, 对 Google Compute Engine (GCE) 和一些其他的云供应商来说, API通过443端口提供服务。 对 GCE而言,项目上配置了防火墙规则,允许外部的HTTPS请求访问API,其他(厂商的)集群设置方法各不相同。