7. 实践案例 - 安全

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小牛编辑

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2023-12-01

Kubernetes 提供了多种机制来限制容器的行为，减少容器攻击面，保证系统安全性。

Security Context：限制容器的行为，包括 Capabilities、ReadOnlyRootFilesystem、Privileged、RunAsNonRoot、RunAsUser 以及 SELinuxOptions 等
Pod Security Policy：集群级的 Pod 安全策略，自动为集群内的 Pod 和 Volume 设置 Security Context
Sysctls：允许容器设置内核参数，分为安全 Sysctls 和非安全 Sysctls
AppArmor：限制应用的访问权限
Seccomp：Secure computing mode 的缩写，限制容器应用可执行的系统调用

Security Context 和 Pod Security Policy

Sysctls

Sysctls 允许容器设置内核参数，分为安全 Sysctls 和非安全 Sysctls

安全 Sysctls：即设置后不影响其他 Pod 的内核选项，只作用在容器 namespace 中，默认开启。包括以下几种
- kernel.shm_rmid_forced
- net.ipv4.ip_local_port_range
- net.ipv4.tcp_syncookies
非安全 Sysctls：即设置好有可能影响其他 Pod 和 Node 上其他服务的内核选项，默认禁止。如果使用，需要管理员在配置 kubelet 时开启，如 kubelet --experimental-allowed-unsafe-sysctls 'kernel.msg*,net.ipv4.route.min_pmtu'

Sysctls 还在 alpha 阶段，需要通过 Pod annotation 设置，如：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sysctl-example
  annotations:
    security.alpha.kubernetes.io/sysctls: kernel.shm_rmid_forced=1
    security.alpha.kubernetes.io/unsafe-sysctls: net.ipv4.route.min_pmtu=1000,kernel.msgmax=1 2 3
spec:
  ...

AppArmor

AppArmor(Application Armor) 是 Linux 内核的一个安全模块，允许系统管理员将每个程序与一个安全配置文件关联，从而限制程序的功能。通过它你可以指定程序可以读、写或运行哪些文件，是否可以打开网络端口等。作为对传统 Unix 的自主访问控制模块的补充，AppArmor 提供了强制访问控制机制。

在使用 AppArmor 之前需要注意

Kubernetes 版本 >=v1.4
apiserver 和 kubelet 已开启 AppArmor 特性，--feature-gates=AppArmor=true
已开启 apparmor 内核模块，通过 cat /sys/module/apparmor/parameters/enabled 查看
仅支持 docker container runtime
AppArmor profile 已经加载到内核，通过 cat /sys/kernel/security/apparmor/profiles 查看

AppArmor 还在 alpha 阶段，需要通过 Pod annotation container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/<container_name> 来设置。可选的值包括

runtime/default: 使用 Container Runtime 的默认配置
localhost/<profile_name>: 使用已加载到内核的 AppArmor profile

$ sudo apparmor_parser -q <<EOF
#include <tunables/global>
profile k8s-apparmor-example-deny-write flags=(attach_disconnected) {
  #include <abstractions/base>
  file,
  # Deny all file writes.
  deny /** w,
}
EOF'
$ kubectl create -f /dev/stdin <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hello-apparmor
  annotations:
    container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/hello: localhost/k8s-apparmor-example-deny-write
spec:
  containers:
  - name: hello
    image: busybox
    command: ["sh", "-c", "echo'Hello AppArmor!'&& sleep 1h"]
EOF
pod "hello-apparmor" created
$ kubectl exec hello-apparmor cat /proc/1/attr/current
k8s-apparmor-example-deny-write (enforce)
$ kubectl exec hello-apparmor touch /tmp/test
touch: /tmp/test: Permission denied
error: error executing remote command: command terminated with non-zero exit code: Error executing in Docker Container: 1

Seccomp

Seccomp 是 Secure computing mode 的缩写，它是 Linux 内核提供的一个操作，用于限制一个进程可以执行的系统调用．Seccomp 需要有一个配置文件来指明容器进程允许和禁止执行的系统调用。

在 Kubernetes 中，需要将 seccomp 配置文件放到 /var/lib/kubelet/seccomp 目录中（可以通过 kubelet 选项 --seccomp-profile-root 修改）。比如禁止 chmod 的格式为

$ cat /var/lib/kubelet/seccomp/chmod.json
{
    "defaultAction": "SCMP_ACT_ALLOW",
    "syscalls": [
        {
            "name": "chmod",
            "action": "SCMP_ACT_ERRNO"
        }
    ]
}

Seccomp 还在 alpha 阶段，需要通过 Pod annotation 设置，包括

security.alpha.kubernetes.io/seccomp/pod：应用到该 Pod 的所有容器
security.alpha.kubernetes.io/seccomp/container/<container name>：应用到指定容器

而 value 有三个选项

runtime/default: 使用 Container Runtime 的默认配置
unconfined: 允许所有系统调用
localhost/<profile-name>: 使用 Node 本地安装的 seccomp，需要放到 /var/lib/kubelet/seccomp 目录中

比如使用刚才创建的 seccomp 配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: trustworthy-pod
  annotations:
    seccomp.security.alpha.kubernetes.io/pod: localhost/chmod
spec:
  containers:
    - name: trustworthy-container
      image: sotrustworthy:latest