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如何使用 Kubernetes 的 RBAC 机制限制用户访问权限

创作时间:

作者:

@小白创作中心

如何使用 Kubernetes 的 RBAC 机制限制用户访问权限

引用

CSDN

https://m.blog.csdn.net/i042416/article/details/144221642

Kubernetes中的RBAC（基于角色的访问控制）是一种用于管理和限制用户访问权限的强大机制。RBAC的设计使得集群管理员可以基于用户角色配置不同的权限，确保集群资源的安全性和分布式团队协作的高效性。本文将详细介绍RBAC的基本概念、具体实现方法以及实际应用案例。

一、RBAC的基本概念与组件

RBAC是Kubernetes中用于控制用户和应用对集群资源的访问的一种授权策略。RBAC中的主要概念包括Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding和Subject。为了更好地理解这些组件之间的关系，可以将它们比作公司内的不同职位与授权方式：

Role：Role是在命名空间级别的权限集合。它类似于公司中的某个职位，例如“市场部经理”，可以访问和管理市场部门的一些特定资源。
ClusterRole：ClusterRole的作用类似于Role，但它适用于整个集群的资源管理。它可以视为跨部门的高层角色，例如“公司技术总监”，可以管理整个公司的IT系统。
RoleBinding：RoleBinding将某个Role绑定到一个或多个用户或者服务账户，使其拥有该Role的权限。就好像给一个市场部门员工赋予了“市场部经理”的权限。
ClusterRoleBinding：类似于RoleBinding，但作用范围是整个集群，类似于把“公司技术总监”权限赋给一个全公司范围内的某个员工。
Subject：Subject可以是用户、组或服务账户，它是被授予特定权限的实体。

为了更好地理解这些概念，可以想象一个案例：公司有IT运维和开发部门，IT运维需要管理整个公司的网络和服务器，而开发部门的权限只需要局限在应用开发和部署的相关工作中。这种场景在Kubernetes中可以通过ClusterRole和Role进行相应的权限划分和分配。

二、使用Role和RoleBinding限制特定命名空间的权限

Kubernetes中，Role用于管理命名空间内的资源权限。我们可以通过Role和RoleBinding来限制用户在特定命名空间下的权限。

假设有一个开发团队dev-team，他们负责管理一个命名空间dev-namespace中的所有资源，但不允许访问或修改其他命名空间的资源。以下将通过逐步创建Role和RoleBinding来演示如何实现这一目标。

创建Role

首先，需要定义一个Role，该Role将允许dev-team用户在dev-namespace下管理Pod和Service资源。创建Role的YAML文件如下：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: dev-namespace
  name: dev-namespace-role
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods", "services"]
  verbs: ["get", "list", "create", "delete", "update"]

在这里，apiGroups被设置为空字符串，表示Kubernetes核心资源，resources中列出了Pod和Service，verbs列出了允许的操作。也就是说，这个Role赋予了dev-team在dev-namespace中对Pod和Service的全部操作权限。

创建RoleBinding

接下来需要将dev-namespace-role绑定到dev-team用户上，确保他们有权限执行相应的操作。创建RoleBinding的YAML文件如下：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: dev-namespace-binding
  namespace: dev-namespace
subjects:
- kind: User
  name: dev-team
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: dev-namespace-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

在subjects字段中，指定了用户类型为User，用户名称为dev-team，这意味着该用户获得了dev-namespace-role中的权限。

通过这种方式，我们将dev-namespace的资源管理权限授予了开发团队dev-team，他们只能在该命名空间内管理资源，而无法对其他命名空间进行访问和修改。这就实现了RBAC机制中的“最小权限原则”，即尽可能只授予用户所需的最小权限，从而保证集群的安全性。

三、使用ClusterRole和ClusterRoleBinding限制全局权限

与Role和RoleBinding相比，ClusterRole和ClusterRoleBinding具有更高的权限范围，通常用于集群级别的权限控制。例如，公司内的IT运维团队需要管理整个Kubernetes集群中的资源，而不仅仅局限于某个特定命名空间。

假设IT运维团队ops-team需要全局访问和管理所有命名空间中的Pod，以下是实现步骤：

创建ClusterRole

创建一个ClusterRole，赋予ops-team对集群内所有命名空间中的Pod资源的操作权限。ClusterRole的YAML文件如下：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: pod-manager-role
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "list", "create", "delete", "update"]

在这里，pod-manager-role是一个ClusterRole，它授予了用户对所有命名空间中Pod资源的管理权限。

创建ClusterRoleBinding

接下来，将ClusterRole绑定到IT运维团队ops-team，以便他们可以管理所有命名空间中的Pod。ClusterRoleBinding的YAML文件如下：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: ops-team-binding
subjects:
- kind: User
  name: ops-team
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: pod-manager-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

通过上述配置，IT运维团队ops-team可以在所有命名空间中执行与Pod相关的管理操作。这个场景中的ClusterRoleBinding类似于给公司的IT运维人员授予了全局管理的权限，可以有效保证所有服务的稳定运行和管理。

四、实际案例中的权限控制场景

在实际的企业生产环境中，不同的团队通常会有不同的职责和权限需求。例如，一个大型互联网公司可能有以下团队：

开发团队：需要在特定的开发环境命名空间中部署和调试应用程序。
测试团队：需要访问多个命名空间中的应用，但不允许对生产环境的应用进行任何改动。
运维团队：需要全局的集群管理权限，以便管理集群的健康状态。

为了保障集群的安全，避免非授权访问，各团队的权限分配变得至关重要。下面将通过几个步骤描述如何对不同的团队进行权限控制：

开发团队：可以为每个开发团队成员创建对应的Role和RoleBinding，使他们只能访问和管理自己负责的命名空间，避免对其他命名空间造成影响。例如，为frontend-team创建一个仅限于frontend-namespace的RoleBinding。
测试团队：可以使用ClusterRole和ClusterRoleBinding，授予他们跨多个命名空间的只读权限，确保他们能查看应用的状态，但不能进行修改。这种配置有助于测试团队获取应用信息，而不会破坏应用的运行。
运维团队：通过ClusterRole和ClusterRoleBinding，将全局的管理权限授予运维团队，以确保他们能够维护整个集群的健康。这样，运维团队可以查看、调试以及重新部署应用。

通过这种分层次的权限管理方法，各个团队在Kubernetes集群中的操作得到了严格控制，从而保证了集群的稳定性和安全性。这种方式也符合“最小权限原则”，即每个用户或团队只能访问和操作他们所需的最小资源。

五、现实案例：一家电子商务公司如何使用RBAC控制权限

假设有一家大型电子商务公司，其IT基础架构依赖于Kubernetes集群。公司有多个独立的开发团队和一个运维团队，他们负责不同的功能模块，例如商品模块、用户模块、订单模块等。为了避免相互干扰，公司对各个团队的权限进行了严格限制。

商品模块开发团队：负责管理与商品相关的功能，只允许在products-namespace中进行操作。他们的权限由Role和RoleBinding限定。通过products-namespace-role，团队成员可以创建、更新、删除商品服务，但无法访问用户模块或订单模块的任何资源。
订单模块开发团队：类似的，他们只能操作orders-namespace中的资源，通过单独的Role和RoleBinding来确保权限隔离。
运维团队：该团队拥有对所有命名空间的权限，能够执行集群健康检查、故障排除和部署更新等任务。为了实现这一点，公司为他们创建了一个全局的ClusterRole并通过ClusterRoleBinding赋予相应权限。

通过上述设计，这家公司实现了Kubernetes集群内的访问权限分离，保障了不同模块之间的独立性和安全性。例如，商品模块开发团队即便误操作，也不会影响到用户或订单模块的资源。

六、最佳实践与安全建议

在Kubernetes中使用RBAC进行权限管理时，为了确保集群的安全性和有效性，以下是一些重要的最佳实践与安全建议：

遵循最小权限原则：始终确保用户或应用只拥有执行其任务所需的最小权限。例如，如果某个服务只需要读权限，则只分配get和list的权限，而不要赋予写入权限。
定期审查和更新权限：随着集群规模的扩展以及业务需求的变化，用户的权限需求也会有所变化。定期对权限进行审查和更新，确保没有多余的权限被分配，从而防止潜在的安全风险。
避免将敏感权限授予外部服务：外部服务只应获得极为有限的访问权限，尤其是在涉及生产环境时。如果某个外部服务账户遭到泄露，应当尽量减少它能造成的损害。
使用命名空间隔离不同环境：可以使用不同的命名空间来隔离开发、测试和生产环境，每个环境中的权限也应该严格控制，避免开发环境中的错误操作对生产环境造成影响。

七、总结

Kubernetes的RBAC机制通过角色与权限的分配，为用户、团队以及服务提供了灵活而安全的访问控制方式。通过合理设置Role、ClusterRole、RoleBinding和ClusterRoleBinding，可以为集群中的用户分配最小必要权限，从而有效地管理资源访问，保障集群的安全和稳定性。无论是开发团队的权限隔离，还是运维团队的全局管理，都可以通过RBAC得到精确实现。在实际应用中，结合企业的组织结构和业务需求进行权限划分，能够有效地防止非授权访问和误操作。