Kubernetes准入控制Admission Controller介绍

2024-03-22 13:24:52

1.什么是Admission Controller

Admission Controller（准入控制）是Kubernetes API Server用于拦截请求的一种手段。Admission可以做到对请求的资源对象进行校验，修改。service mesh最近很火的项目Istio天生支持Kubernetes，利用的就是admission对服务实例自动注入sidecar。

假如对Kubernetes有一定的了解的话，应该会知道在Kubernetes中还有authn/authz，为什么还会引入admission这种机制？

1)authn/authz 是Kubernetes的认证鉴权，运行在filter中，只能获取http请求header以及证书，并不能获取请求的body。所以authn/authz只能对客户端进行认证和鉴权，不可以对请求的对象进行任何操作，因为这里根本还获取不到对象。

2)Admission运行在API Server的增删改查handler中，可以自然地操作API resource。

下面将对Admission Controller工作流做一番详解。

API Server接收到客户端请求后首先进行认证鉴权，认证鉴权通过后才会进行后续的endpoint handler处理。

1)当API Server接收到对象后首先根据http的路径可以知道对象的版本号，然后将request body反序列化成versioned object.

2)versioned object转化为internal object，即没有版本的内部类型，这种资源类型是所有versioned类型的超集。只有转化为internal后才能适配所有的客户端versioned object的校验。

3)Admission Controller具体的admit操作，可以通过这里修改资源对象，例如为Pod挂载一个默认的Service Account等。

4)API Server internal object validation，校验某个资源对象数据和格式是否合法，例如：Service Name的字符个数不能超过63等。

5)Admission Controller validate，可以自定义任何的对象校验规则。

6)internal object转化为versioned object，并且持久化存储到etcd。

注：以上versioned object和internal object直接的转换关系会在《深度剖析Kubernetes API Server三部曲 - part 2》详细解释，欢迎持续关注。

2.如何使用admission controller

Kubernetes 1.10之前的版本可以使用--admission-control打开Admission Controller。同时--admission-control的顺序决定Admission运行的先后。其实这种方式对于用户来讲其实是挺复杂的，因为这要求用户对所有的Admission Controllers需要完全了解。

如果使用Kubernetes 1.10之后的版本，--admission-control已经废弃，建议使用

--enable-admission-plugins --disable-admission-plugins 指定需要打开或者关闭的Admission Controller。同时用户指定的顺序并不影响实际Admission Controllers的执行顺序，对用户来讲非常友好。

值得一提的是，有些Admission Controller可能会使用Alpha版本的API，这时必须首先使能其使用的API版本。否则Admission Controller不能工作，可能会影响系统功能。

2.1 webhook admission

目前Kubernetes中已经有非常多的Admission插件，但是并不能保证满足所有开发者的需求。众所周知，Kbernetes之所以受到推崇，它的可扩展能力功不可没。Admission也提供了一种webhook的扩展机制。

● MutatingAdmissionWebhook：在对象持久化之前进行修改

● ValidatingAdmissionWebhook：在对象持久化之前进行

可能有读者接触过另外一种动态可扩展的机制Initializers，不过至今还是Apha特性，社区讨论有可能会把它移除。所以选择动态Admission首选webhook。

2.2 如何使用webhook admission

Webhook Admission属于同步调用，需要用户部署自己的webhook server，创建自定义的配置资源对象： ValidatingWebhookConfiguration或MutatingWebhookConfiguration。

● 开发webhook server

这里我推荐参考社区e2e测试用的server，对细节源代码感兴趣的读者可以自行参考

https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/v1.10.0-beta.1/test/images/webhook/main.go，这里面利用golang 标准库实现的一个基本的http server，并注册多个路由，同时服务于多种resource的准入控制。重点关注一下资源对象的decode过程，这是k8s apimachinery的高级功能。利用了apimachinery的scheme的能力，使用之前必须要将api注册到scheme中，代码详见：

（https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/v1.10.0-beta.1/test/images/webhook/scheme.go）。一个典型的webhook修改资源对象（Pod）的样例代码如下所示。

   func mutatePods(ar v1beta1.AdmissionReview) *v1beta1.AdmissionResponse {
   glog.V(2).Info("mutating pods")
   podResource := metav1.GroupVersionResource{Group: "", Version: "v1", Resource: "pods"}
   if ar.Request.Resource != podResource {
      glog.Errorf("expect resource to be %s", podResource)
      return nil
   }

   raw := ar.Request.Object.Raw
   pod := corev1.Pod{}
   deserializer := codecs.UniversalDeserializer()

// pod的解码，利用apimachinery
   if _, _, err := deserializer.Decode(raw, nil, &pod); err != nil {
      glog.Error(err)
      return toAdmissionResponse(err)
   }
   reviewResponse := v1beta1.AdmissionResponse{}
   reviewResponse.Allowed = true
   if pod.Name == "webhook-to-be-mutated" {
      reviewResponse.Patch = []byte(addInitContainerPatch)
      pt := v1beta1.PatchTypeJSONPatch
      reviewResponse.PatchType = &pt
   }
   return &reviewResponse
   }

● 部署webhook server

# kubectl create –f webhook-server.yaml

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: e2e-tests-webhook-gbgt6
spec:
  finalizers:
  - kubernetes
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: sample-webhook
    webhook: "true"
  name: sample-webhook-deployment
  namespace: e2e-tests-webhook-gbgt6
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: sample-webhook
      webhook: "true"
  template:
    metadata:
      labels:
        app: sample-webhook
        webhook: "true"
    spec:
      containers:
      - args:
        - --tls-cert-file=/webhook.local.config/certificates/tls.crt
        - --tls-private-key-file=/webhook.local.config/certificates/tls.key
        - --alsologtostderr
        - -v=4
        - 2>&1
        image: gcr.io/kubernetes-e2e-test-images/k8s-sample-admission-webhook-amd64:1.10v2
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: sample-webhook
        volumeMounts:
        - mountPath: /webhook.local.config/certificates
          name: webhook-certs
          readOnly: true
      volumes:
      - name: webhook-certs
        secret:
          defaultMode: 420
          secretName: sample-webhook-secret
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    test: webhook
  name: e2e-test-webhook
  namespace: e2e-tests-webhook-gbgt6
spec:
  ports:
  - port: 443
    protocol: TCP
    targetPort: 443
  selector:
    webhook: "true"
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP

创建webhook server Deployment以及Service，供API Server调用。

● 创建MutatingWebhookConfiguration

# kubectl create –f webhook-config.yaml

apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1beta1
kind: MutatingWebhookConfiguration
metadata:
  name: e2e-test-mutating-webhook-pod
webhooks:
- clientConfig:
    caBundle: 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***bGVOK01kVm5ySFdXSXBkOG9iS2E3TgpqSlZTczgzRmlDMzd4d2dqMUQyaTNHUnh5bHNKZEdJWTl4WVpQVmNNUTh6Z2FMMUpJUk1BdVZYbHczUkRzSDR0Cms5WmFybGY1NG9BOUN0Nk8KLS0tLS1FTkQgQ0VSVElGSUNBVEUtLS0tLQo=
    service:
      name: e2e-test-webhook
      namespace: e2e-tests-webhook-gbgt6
      path: /mutating-pods
  failurePolicy: Ignore
  name: adding-init-container.k8s.io
  namespaceSelector: {}
  rules:
  - apiGroups:
    - ""
    apiVersions:
    - v1
    operations:
    - CREATE
    resources:
    - pods

rules表示对于core/v1/pods资源对象创建的时候调用mutating webhook。server的地址及路径通过clientConfig指明。

/mutating-pods是指调用webhook server执行mutatePods，为pod增加init initContainers。

func mutatePods(ar v1beta1.AdmissionReview) *v1beta1.AdmissionResponse {
   glog.V(2).Info("mutating pods")
   podResource := metav1.GroupVersionResource{Group: "", Version: "v1", Resource: "pods"}
   if ar.Request.Resource != podResource {
      glog.Errorf("expect resource to be %s", podResource)
      return nil
   }

   raw := ar.Request.Object.Raw
   pod := corev1.Pod{}
   deserializer := codecs.UniversalDeserializer()
   if _, _, err := deserializer.Decode(raw, nil, &pod); err != nil {
      glog.Error(err)
      return toAdmissionResponse(err)
   }
   reviewResponse := v1beta1.AdmissionResponse{}
   reviewResponse.Allowed = true
   if pod.Name == "webhook-to-be-mutated" {
      reviewResponse.Patch = []byte(addInitContainerPatch)
      pt := v1beta1.PatchTypeJSONPatch
      reviewResponse.PatchType = &pt
   }
   return &reviewResponse
}

创建Pod

kubectl create –f pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: webhook-to-be-mutated
  namespace: e2e-tests-webhook-gbgt6
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/pause:3.1
    name: example

查询Pod

# kubectl get pod webhook-to-be-mutated –n e2e-tests-webhook-gbgt6 -oyaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: 2018-07-19T07:49:37Z
  name: webhook-to-be-mutated
  namespace: e2e-tests-webhook-gbgt6
  resourceVersion: "806"
  selfLink: /api/v1/namespaces/e2e-tests-webhook-gbgt6/pods/webhook-to-be-mutated
  uid: 48d2e91d-8b28-11e8-b16d-286ed488dc10
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/pause:3.1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: example
    resources: {}
    terminationMessagePath: /dev/termination-log
    terminationMessagePolicy: File
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
      name: default-token-jhqlb
      readOnly: true
  dnsPolicy: ClusterFirst
  initContainers:
  - image: webhook-added-image
    imagePullPolicy: Always
    name: webhook-added-init-container
    resources: {}
    terminationMessagePath: /dev/termination-log
    terminationMessagePolicy: File
  nodeName: 127.0.0.1
  priority: 0
  restartPolicy: Always
  schedulerName: default-scheduler
  securityContext: {}
  serviceAccount: default
  serviceAccountName: default
  terminationGracePeriodSeconds: 30
  tolerations:
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/not-ready
    operator: Exists
    tolerationSeconds: 300
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/unreachable
    operator: Exists
    tolerationSeconds: 300
  volumes:
  - name: default-token-jhqlb
    secret:
      defaultMode: 420
      secretName: default-token-jhqlb

可以看出，创建成功的pod已经多了一个名字为webhook-added-init-container的initContainers。

最后我们来总结下webhook Admission的优势

●webhook可动态扩展Admission能力，满足自定义客户的需求

●不需要重启API Server，可通过创建webhook configuration热加载webhook admission。

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