导读

Pod容器想要获取集群的资源信息,需要配置角色和ServiceAccount进行授权。为了更精细地控制Pod对资源的使用方式,Kubernetes从1.4版本开始引入了PodSecurityPolicy资源对象对Pod的安全策略进行管理。

Pod特权模式

容器内的进程获得的特权几乎与容器外的进程相同。使用特权模式,可以更容易地将网络和卷插件编写为独立的pod,不需要编译到kubelet中。

PodSecurityPolicy

官网定义

Pod 安全策略(Pod Security Policy) 是集群级别的资源,它能够控制Pod规约 中与安全性相关的各个方面。PodSecurityPolicy 对象定义了一组Pod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系统接受。

Pod 安全策略允许管理员控制如下方面:

Pod 安全策略 由设置和策略组成,它们能够控制 Pod 访问的安全特征。这些设置分为如下三类:

(1)基于布尔值控制 :这种类型的字段默认为最严格限制的值。

(2)基于被允许的值集合控制 :这种类型的字段会与这组值进行对比,以确认值被允许。

(3)基于策略控制 :设置项通过一种策略提供的机制来生成该值,这种机制能够确保指定的值落在被允许的这组值中。

开启

如果需要开启PodSecurityPolicy,需要在kube-apiserver的启动参数中设置如下参数

--enable-admission-plugins=PodSecurityPolicy

在开启PodSecurityPolicy准入控制器后,k8s默认不允许创建任何Pod,需要创建PodSecurityPolicy和RBAC授权策略,Pod才能创建成功。

注:修改kube-apiserver配置文件/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml,由于是static pod,所以修改就会生效。

系统默认此参数为:

--enable-admission-plugins=NodeRestriction

开启之后创建Pod会出现如下错误:

创建PodSecurityPolicy

下列PodSecurityPolicy表示是不允许创建特权模式的Pod

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
name: psp-non-privileged
spec:
privileged: false #不允许特权模式的Pod
seLinux:
rule: RunAsAny
supplementalGroups:
rule: RunAsAny
runAsUser:
rule: RunAsAny
fsGroup:
rule: RunAsAny
volumes:
- '*'

创建之后查看:

kubectl get psp
或者
kubectl get podSecurityPolicy

之后再次创建Pod就能创建成功

上面的PodSecurytiPolicy是设置了不允许创建特权模式的Pod,例如,在下面的YAML配置文件pod-privileged.yaml中为Pod设置了特权模式:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- containerPort: 80
securityContext:
privileged: true

创建的时候会报如下错误:

unable to validate against any pod security policy

PodSecurityPolicy配置详解

在PodSecurityPolicy对象中可以设置下列字段来控制Pod运行时的各种安全策略

(1)特权模式相关配置

privileged:是否允许Pod以特权模式运行

(2)宿主机资源相关配置

1、hostPID:是否允许Pod共享宿主机的进程空间

2、hostIPC:是否允许Pod共享宿主机的IPC命名空间

3、hostNetwork:是否允许Pod共享宿主机网络的命名空间

4、hostPorts:是否允许Pod使用宿主机的端口号,可以通过hostPortRange字段设置允许使用的端口号范围,以[min, max]设置最小端口号和最大端口号

5、Volumes:允许Pod使用的存储卷Volume类型,设置为“*”表示允许使用任意Volume类型,建议至少允许Pod使用下列Volume类型。configMap,emptyDir、downwardAPI、persistentVolumeClaim、secret、projected

6、AllowedHostPaths:允许Pod使用宿主机的hostPath路径名称,可通过pathPrefix字段设置路径的前缀,并可以设置是否只读属性,例如:只允许Pod访问宿主机上以“/foo”为前缀的路径,包 括“/foo”“/foo/”“/foo/bar”等,

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
name: all-hostpath-volumes
spec:
volumes:
- hostPath
allowedHostPaths:
- pathPrefix: "/foo"
readOnly: true

7、FSGroup:设置允许访问某些Volume的Group ID范围,可以将rule字段设置为ManyRunAs、MayRunAs、RunAsAny

MustRunAs:需要设置Group ID的范围,例如1~65535,要求Pod的securityContext.fsGroup设置的值必须属于该Group ID的范围。

MayRunAs:需要设置Group ID的范围,例如1~65535,不强制要求Pod设置securityContext.fsGroup。

RunAsAny:不限制Group ID的范围,任何Group都可以访问Volume。

8、ReadOnlyRootFilesystem:要求容器运行的根文件系统(root filesystem)必须是只读的

9、allowedFlexVolumes:对于类型为flexVolume的存储卷,设置允许使用的驱动类型,例如:

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
name: allowedflexvolumes
spec:
volumes:
- flexVolume
allowedFlexVolumes:
- driver: example/lvm
- driver: example/cifs

(3)用户和组相关配置

1、RunAsUser:设置运行容器的用户ID范围,rule可以被设置为MustRunAs、MustRunAsNonRoot或RunAsAny

MustRunAs:需要设置User ID的范围,要求Pod的securityContext.runAsUser设置的值必须属于该User ID的范围。

MustRunAsNonRoot:必须以非root用户运行容器,要求Pod的 securityContext.runAsUser设置一个非0的用户ID,或者镜像中在USER字段设置了用户ID,建议同时设置allowPrivilegeEscalation=false以避免不 必要的提升权限操作。

RunAsAny:不限制User ID的范围,任何User都可以运行。

2、RunAsGroup:设置运行容器的Group ID范围,可以被设置为MustRunAs、MustRunAsNonRoot、RunAsAny

MustRunAs:需要设置Group ID的范围,要求Pod的securityContext.runAsGroup设置的值必须属于该Group ID的范围。

MustRunAsNonRoot:必须以非root组运行容器,要求Pod的securityContext.runAsUser设置一个非0的用户ID,或者镜像中在USER字段设置了用户ID,建议同时设置allowPrivilegeEscalation=false以避免不必要的提升权限操作。

RunAsAny:不限制Group ID的范围,任何Group的用户都可以运行。

3、SupplementalGroups:设置容器可以额外添加的Group ID范围,可以将规则(rule字段)设置为MustRunAs、MayRunAs或RunAsAny

MustRunAs:需要设置Group ID的范围,要求Pod的securityContext.supplementalGroups设置的值必须属于该Group ID范围。

MayRunAs:需要设置Group ID的范围,不强制要求Pod设置 securityContext.supplementalGroups。

RunAsAny:不限制Group ID的范围,任何supplementalGroups的用户都可以运行。

(4)提升权限相关配置

1、AllowPrivilegeEscalation:用于设置容器内的子进程是否可以提升权限,通常在设置非Root用户(MustRunAsNonRoot)时进行设置。

2、DefaultAllowPrivilegeEscalation:设置AllowPrivilegeEscalation的默认值,设置为disallow时,管理员还可以显式设置 AllowPrivilegeEscalation来指定是否允许提升权限。

(5)Linux能力相关配置

1、AllowedCapabilities:设置容器使用的linux能力列表,设置为“*”表示允许使用Linux的所有能力(如NET_ADMIN、SYS_TIME等)。

2、RequiredDropCapabilities:设置不允许容器使用的linux能力列表

3、DefaultAddCapabilities:设置默认为容器添加的Linux能力列表,例如SYS_TIME等

(6)SELinux相关配置

seLinux:设置SELinux参数,可以将规则字段(rule)的值设置为MustRunAs或RunAsAny。

MustRunAs:要求设置seLinuxOptions,系统将对Pod的securityContext.seLinuxOptions设置的值进行校验。

RunAsAny:不限制seLinuxOptions的设置

(7)其它Linux相关配置

1、AllowedProcMountType:设置允许的PropMountTypes类型列表,可以设置allowedProcMountTypes或DefaultProcMount。

2、AppArmor:设置对容器可执行程序的访问控制权限,

3、Seccomp:设置允许容器使用的系统调用(System Calls)的profile

4、Sysctl:设置允许调整的内核参数,

(8)列举两种常用的PodSecurityPolicy安全策略配置

1、基本没有限制的安全策略,允许创建任意安全设置的Pod。

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
name: privileged
annotations:
seccomp.security.alpha.kubernetes.io/allowedProfileNames: "*"
spec:
privileged: true #不允许创建特权模式的Pod
allowPrivilegeEscalation: true #设置子进程是否可以提升权限,配置MustRunAsNonRoot
allowedCapabilities:
- '*'
volumes:
- '*'
hostNetwork: true
hostPorts:
- min: 0
max: 65535
hostIPC: true
hostPID: true
runAsUser:
rule: 'RunAsAny'
seLinux:
rule: 'RunAsAny'
supplementalGroups:
rule: 'RunAsAny'
fsGroup:
rule: 'RunAsAny'

2、要求Pod运行用户为非特权用户;禁止提升权限;不允许使用宿主机网络、端口号、IPC等资源;限制可以使用的Volume类型,等等

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
name: retricted
annotations:
seccomp.security.alpha.kubernetes.io/allowedProfileNames: 'docker/default'
seccomp.security.alpha.kubernetes.io/defaultProfileNames: 'docker/default'
apparmor.security.beta.kubernetes.io/allowedProfileNames: 'runtime/default'
apparmor.security.beta.kubernetes.io/defaultProfileNames: 'runtime/default'
spec:
privileged: false
allowPrivilegeEscalation: false
requiredDropCapabilities:
- ALL
volumes:
- 'configMap'
- 'emptyDir'
- 'projected'
- 'secret'
- 'downwardAPI'
- 'persistentVolumeClaim'
hostNetwork: false
hostIPC: false
hostPID: false
runAsUser:
rule: 'MustRunAsNonRoot'
seLinux:
rule: 'RunAsAny'
supplementalGroups:
rule: 'MustRunAsRoot'
ranges:
- min: 1
max: 65535
fsGroup:
rule: 'MustRunAsRoot'
ranges:
- min: 1
max: 65535
readOnlyRootFilesystem: false

Kubernetes建议使用RBAC授权机制来设置针对Pod安全策略的授权,通常应该对Pod的ServiceAccount进行授权。

例如,可以创建如下ClusterRole(也可以创建Role)并将其设置为允许使用PodSecurityPolicy:

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
name: role-name
rules:
- apiGroups: ['policy']
resources: ['podsecuritypolicies']
verbs: ['use']
resourceNames:
- #允许使用的PodSecurityPolicy列表

然后创建一个ClusterRoleBinding与用户和ServiceAccount进行绑定

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: bind-name
ruleRef:
kind: ClusterRole
name: role-name
apiGroup: rabc.authorization.k8s.io
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: serviceaccount
namespace:
- kind: User
name: username
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

也可以创建RoleBinding对与该RoleBinding相同的Namespace中的Pod进行授权,通常可以与某个系统级别的Group关联配置,例如:

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
name: bind-name
namespace: namespace #该RoleBinding所属的namespace
roleRef:
kind: Role
name:
apiGroup: rabc.authorization.k8s.io
subjects:
#授权该Namespace中的全部ServiceAccount
- kind: Group
apiGroup: rabc.authorization.k8s.io
name: system:serviceaccounts
#授权该Namespace的全部用户
- kind: User
apiGroup: rabc.authorization.k8s.io
name: system:authenticated

Pod的安全设置详解

Pod和容器的安全策略可以在Pod或Container的securityContext字段中设置,如果在Pod和Container级别都设置了相同的安全类型字段,容器将使用Container级别的设置。

在Pod级别可以设置的安全措施如下:

◎ runAsUser:容器内运行程序的用户ID。

◎ runAsGroup:容器内运行程序的用户组ID。

◎ runAsNonRoot:是否必须以非root用户运行程序。◎ fsGroup:SELinux相关设置。

◎ seLinuxOptions:SELinux相关设置。

◎ supplementalGroups:允许容器使用的其他用户组ID。

◎ sysctls:设置允许调整的内核参数。

在Container级别可以设置的安全策略类型如下:

◎ runAsUser:容器内运行程序的用户ID。

◎ runAsGroup:容器内运行程序的用户组ID。

◎ runAsNonRoot:是否必须以非root用户运行程序。

◎ privileged:是否以特权模式运行。

◎ allowPrivilegeEscalation:是否允许提升权限。

◎ readOnlyRootFilesystem:根文件系统是否为只读属性。

◎ capabilities:Linux能力列表。

◎ seLinuxOptions:SELinux相关设置。

例如:Pod级别的安全设置,作用于该Pod内的全部容器

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: security-context-demo
spec:
securityContext:
runAsUser: 1000
runAsGroup: 3000
fsGroup: 2000
volumes:
- name: sec-ctx-vol
emptyDir: {}
containers:
- name: sec-ctx-demo
image: nginx
volumeMounts:
- name: sec-ctx-demo
mountPath: /data/demo
securityContext:
allowPrivilegeEscalation: false

◎ runAsUser=1000:所有容器都将以User ID 1000运行程序,所有新生成文件的User ID也被设置为1000。

◎ runAsGroup=3000:所有容器都将以Group ID 3000运行程序,所有新生成文件的Group ID也被设置为3000。

◎ fsGroup=2000:挂载的卷“/data/demo”及其中创建的文件都将属于Group ID 2000。

Container级别的安全设置,作用于特定的容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: scd-2
spec:
securityContext:
runAsUser: 1000
containers:
- name: scd-2
image: nginx:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
securityContext:
runAsUser: 2000
allowPrivilegeEscalation: false

为Container设置可用的Linux能力,为容器设置允许使用的Linux能力包括NET_ADMIN和SYS_TIME。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: scd-3
spec:
containers:
- name: scd-3
image: nginx
securityContext:
capabilities:
add: ["NET_ADMIN","SYS_TIME"]

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