• Kubernets——准入控制器(LimitRange、ResourceQuota 和 PSP)


    准入控制器(LimitRange、ResourceQuota 和 PSP)

      在经由认证插件和授权插件分别完成身份认证和权限检查之后,准入控制器将拦截那些创建、更新和删除相关的操作请求以强制实现控制器中定义的功能,包括执行对象的语义验证、设置缺失字段的默认值、限制所有容器使用的镜像文件必须来自某个特定的 Registry、检查 Pod 对象的资源需求是否超出了指定的限制范围等。

      对于在数据持久化以前,拦截到 Kubernetes API server 的请求,Admission controllers 是很是有用的工具。然而,因为其须要由集群管理员在 kube-apiserver 中编译成二进制文件,因此使用起来不是很灵活。从 Kubernetes 1.7 起,引入了 Initializers 和 External Admission Webhooks,用以解决这个问题。在 Kubernetes 1.9 中,Initializers 依然停留在 alpha 版本,然而 External Admission Webhooks 被提高到了 beta 版,且被分红了 MutatingAdmissionWebhook 和 ValidatingAdmissionWebhook。linux

      MutatingAdmissionWebhook 和 ValidatingAdmissionWebhook 两者合起来就是一个特殊类型的 admission controllers,一个处理资源更改,一个处理验证。验证是经过匹配到 MutatingWebhookConfiguration 中定义的规则完成的。

      在运行时,以下任何一阶段中的任何控制器拒绝请求,则立即拒绝整个请求,并向用户返回错误。准入控制可分为两个阶段:

      • 第一阶段,串行运行各 MutatingAdmissionWebhook。
      • 第二阶段,串行运行各 ValidatingAdmissionWebhook。

    一、LimitRange资源与LimitRanger准入控制器

      LimitRange 资源在每个名称空间指定最小及最大计算资源用量,甚至是设置默认的计算资源需求和计算资源限制。

      在名称空间上定义了 LimitRange 对象之后,客户端提交创建或修改的资源对象将受到 LimitRanger 控制器的检查,任何违反 LimitRange 对象定义的资源最大用量的请求将被直接拒绝。

      LimitRange 资源支持限制 容器、Pod 和 PVC 三种资源对象的系统资源用量。LimitRange.spec.limits 字段嵌套定义如下:

    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]# kubectl explain LimitRange.spec.limits
    KIND:     LimitRange
    VERSION:  v1
    
    RESOURCE: limits <[]Object>
    
    DESCRIPTION:
         Limits is the list of LimitRangeItem objects that are enforced.
    
         LimitRangeItem defines a min/max usage limit for any resource that matches
         on kind.
    
    FIELDS:
       default	<map[string]string>
         Default resource requirement limit value by resource name if resource limit
         is omitted.
    
       defaultRequest	<map[string]string>
         DefaultRequest is the default resource requirement request value by
         resource name if resource request is omitted.
    
       max	<map[string]string>
         Max usage constraints on this kind by resource name.
    
       maxLimitRequestRatio	<map[string]string>
         MaxLimitRequestRatio if specified, the named resource must have a request
         and limit that are both non-zero where limit divided by request is less
         than or equal to the enumerated value; this represents the max burst for
         the named resource.
    
       min	<map[string]string>
         Min usage constraints on this kind by resource name.
    
       type	<string> -required-
         Type of resource that this limit applies to.
    
    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]# 
    

      下面我们举个示例,以容器的 CPU 资源为例,default 用于定义默认的资源限制,defaultRequest 定义默认的资源需求,min 定义最小的资源用量,而最大的资源用量既可以使用 max 给出固定值,也可以使用 maxLimitRequestRatio 设定为最小值的指定倍数:

    apiVersion: v1
    kind: LimitRange
    metadata:
      name: cpu-limit-range
    spec:
      limits:
      - default:
          cpu: 1000m
    	defaultRequest:
    	  cpu: 1000m
    	min:
    	  cpu: 500m
    	max:
    	  cpu: 2000m
    	maxLimitRequestRatio:
    	  cpu: 4
    	type: Container
    

      将配置清单中的资源创建于集群的 default 名称空间之中了。

     二、ResourceQuota 资源与准入控制器

      LimitRange 资源能限制单个容器、Pod 及 PVC 等相关计算资源或存储资源的用量,但用户依然可以创建数量众多的此类资源,最终导致资源耗尽。那有什么办法可以限制呢?Kubernetes 提供了 ResourceQuota 资源用于定义名称空间的对象数量或系统资源配额。

      ResourceQuota 支持限制每种资源类型的对象总数,以及所有对象所能消耗的计算资源及存储资源总量等。ResourceQuota 准入控制器负责观察传入的请求,并确保它没有违反相应名称空间中 ResourceQuota 对象定义的任何约束。

      ResourceQuota 的字段嵌套定义如下:

    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]#  kubectl explain resourcequota
    KIND:     ResourceQuota
    VERSION:  v1
    
    DESCRIPTION:
         ResourceQuota sets aggregate quota restrictions enforced per namespace
    
    FIELDS:
       apiVersion	<string>
         APIVersion defines the versioned schema of this representation of an
         object. Servers should convert recognized schemas to the latest internal
         value, and may reject unrecognized values. More info:
         https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#resources
    
       kind	<string>
         Kind is a string value representing the REST resource this object
         represents. Servers may infer this from the endpoint the client submits
         requests to. Cannot be updated. In CamelCase. More info:
         https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#types-kinds
    
       metadata	<Object>
         Standard object's metadata. More info:
         https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#metadata
    
       spec	<Object>
         Spec defines the desired quota.
         https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status
    
       status	<Object>
         Status defines the actual enforced quota and its current usage.
         https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status
    
    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]# 

      resourcequota.spec 字段嵌套定义如下:

    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]#  kubectl explain resourcequota.spec
    KIND:     ResourceQuota
    VERSION:  v1
    
    RESOURCE: spec <Object>
    
    DESCRIPTION:
         Spec defines the desired quota.
         https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status
    
         ResourceQuotaSpec defines the desired hard limits to enforce for Quota.
    
    FIELDS:
       hard	<map[string]string>
         hard is the set of desired hard limits for each named resource. More info:
         https://kubernetes.io/docs/concepts/policy/resource-quotas/
    
       scopeSelector	<Object>
         scopeSelector is also a collection of filters like scopes that must match
         each object tracked by a quota but expressed using ScopeSelectorOperator in
         combination with possible values. For a resource to match, both scopes AND
         scopeSelector (if specified in spec), must be matched.
    
       scopes	<[]string>
         A collection of filters that must match each object tracked by a quota. If
         not specified, the quota matches all objects.
    
    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]# 
    

      下面的配置清单示例定义一个 ResourceQuota 资源对象,它配置了计算资源、存储资源及对象技术几个纬度的限额:

    apiVersion: v1
    kind: ResourceQuota
    metadata:
      name: quota-example
    spec:
      hard:
        pods: "5"
    	requests.cpu: "1"
    	requests.memory: "1Gi"
    	limits.cpu: "2"
    	limits.memory: "2Gi"
    	count/deployments.apps: "1"
    	count/deployments.extensions: "1"
    	persistentvolumeclaims: "2"
    

      ResourceQuota 对象创建之后,只会对之后创建的资源对象有效,对于已经存在的对象不会产生任何限制。

     三、PodSecurityPolicy

      PodSecurityPolicy(简称 PSP)是集群级别的资源类型,用于控制用户在配置 Pod 资源的期望状态时可以设定的特权类的属性,例如:是否可以使用特权容器、命名空间、主机文件系统,以及可使用主机网络和端口、卷类型和 Linux Capabilites 等。

      PSP 对象定的策略本身并不会直接发生作用,它们需要经由 PodSecurityPolicy 准入控制器检查并强制生效。

      PSP 准入控制器默认是出于未启用状态,原因是在未创建任何 PSP 对象的情况下启用此准入控制器将组织在集群中创建任何 Pod 对象,因此管理员可以事先定义好所需要的 Pod 安全策略,再设置 kube-apiserver 启用 PSP 准入控制器。

     启用 PSP 准入控制器后,若是要部署任何 Pod 对象,则相关的 User Account 及 Service Account 必须全部获得了恰当的 Pod 安全策略授权。不然希望创建 Pod 资源对象,但不存在任何策略支持创建 Pod 对象时,则会拒绝相关的操作。

      即使是在启用了 PSP 准入控制器的情况下创建的 PSP 对象也依然不会发生效用,而是要由授权插件(如 RBAC)将 "use" 操作权限授权给特定的 Role 或 ClusterRole,而后将 Use Account 或 Service Account 完成角色绑定才行。

      这里我们就不细说了,原因如下:

    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]# kubectl get podsecuritypolicy
    Warning: policy/v1beta1 PodSecurityPolicy is deprecated in v1.21+, unavailable in v1.25+
    No resources found
    [root@k8s-master01-test-2-26 pki]# 
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