k8s安全与备份恢复

安全概述

Kubernetes 作为一个分布式集群的管理工具，保证集群的安全性是它的一项重要任务。整体来看，Kubernetes 的安全性可以归纳为以下四个层面：

1. Infrastructure（基础设施）：主要包括网络、存储、物理机、操作系统等；
2. Kubernetes 集群自身；
3. Containers（容器）及其运行时；
4. Applications（业务应用）。

而在集群自身这一层，API Server 是集群内部各个组件通信的中介，也是外部控制的入口，所以 Kubernetes 的安全机制基本就是围绕保护 API Server 来设计的。它使用认证（Authentication）、鉴权（Authorization）、准入控制（AdmissionControl）三步来保证 API Server 的安全：请求先经过认证确认身份，再经过鉴权确认权限，最后在写入 etcd 之前由准入控制做一次拦截校验。

下面先分别展开这三大机制，再介绍集群加固措施、容器与供应链安全，以及备份恢复。

认证（Authentication）

认证方式

1. HTTP Token 认证：通过一个 Token 来识别合法用户。HTTP Token 是用一个很长的、特殊编码方式的、并且难以被模仿的字符串（Token）来表达客户身份的一种方式。Token 很长很复杂，每一个 Token 对应一个用户名，存储在 API Server 能访问的文件中。当客户端发起 API 调用请求时，需要在 HTTP Header 里放入 Token。
2. HTTP Base 认证：通过用户名 + 密码的方式认证。将 “用户名 : 密码” 用 BASE64 算法编码后的字符串放在 HTTP Request 的 Authorization 域里发送给服务端，服务端收到后进行解码，获取用户名及密码。
3. 最严格的 HTTPS 证书认证：基于 CA 根证书签名的客户端身份认证方式。

生产环境中一般使用 HTTPS 证书认证。

HTTPS 证书认证

基于 CA 根证书签名进行客户端身份认证，其流程如下图所示。

需要认证的节点

两种类型

1. Kubernetes 组件对 API Server 的访问：kubectl、Controller Manager、Scheduler、kubelet、kube-proxy；
2. Kubernetes 管理的 Pod 对容器的访问：Pod（dashboard 也是以 Pod 形式运行）。

安全性说明

1. Controller Manager、Scheduler 与 API Server 在同一台机器，所以直接使用 API Server 的非安全端口访问，--insecure-bind-address=127.0.0.1；
2. kubectl、kubelet、kube-proxy 访问 API Server 就都需要证书进行 HTTPS 双向认证。

证书颁发

1. 手动签发：通过 k8s 集群的根 ca 签发 HTTPS 证书；
2. 自动签发：kubelet 首次访问 API Server 时，使用 token 做认证，通过后 Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书，以后的访问都用证书做认证。

kubeconfig

kubeconfig 文件包含集群参数（CA 证书、API Server 地址）、客户端参数（上面生成的证书和私钥）、集群 context 信息（集群名称、用户名）。Kubernetes 组件通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件，可以切换到不同的集群。

ServiceAccount

对于 Pod 中的容器访问 API Server，因为 Pod 的创建、销毁是动态的，所以为它手动生成证书不可行。Kubernetes 使用 Service Account 来解决 Pod 访问 API Server 的认证问题。

Secret 与 ServiceAccount 的关系

Kubernetes 设计了一种资源对象叫做 Secret，分为两类：一种是用于 ServiceAccount 的 service-account-token，另一种是用于保存用户自定义保密信息的 Opaque。ServiceAccount 用到的 service-account-token 包含三个部分：

1. token：使用 API Server 私钥签名的 JWT，用于访问 API Server 时在 Server 端做认证；
2. ca.crt：根证书，用于 Client 端验证 API Server 发送的证书；
3. namespace：标识这个 service-account-token 的作用域名空间。

kubectl get secret --all-namespaces
kubectl describe secret default-token-5gm9r --namespace=kube-system

默认情况下，每个 namespace 都会有一个 ServiceAccount，如果 Pod 在创建时没有指定 ServiceAccount，就会使用 Pod 所属 namespace 的 ServiceAccount。

鉴权（Authorization）

上面的认证过程只是确认通信的双方都认可对方是可信的、可以相互通信；而鉴权是确定请求方对哪些资源拥有权限。

API Server 目前支持以下几种授权策略（通过 API Server 的启动参数 --authorization-mode 设置）：

1. AlwaysDeny：拒绝所有请求，一般用于测试；
2. AlwaysAllow：允许接收所有请求，如果集群不需要授权流程，可以采用该策略；
3. ABAC（Attribute-Based Access Control）：基于属性的访问控制，使用用户配置的授权规则对用户请求进行匹配和控制；
4. Webhook：通过调用外部 REST 服务对用户进行授权；
5. RBAC（Role-Based Access Control）：基于角色的访问控制，现行默认规则。

生产环境中一般只用 RBAC。

RBAC 授权模式

RBAC（Role-Based Access Control）基于角色的访问控制，在 Kubernetes 1.5 中引入，现行版本已成为默认标准。相对其它访问控制方式，它拥有以下优势：

1. 对集群中的资源和非资源均拥有完整的覆盖；
2. 整个 RBAC 完全由几个 API 对象完成，同其它 API 对象一样，可以用 kubectl 或 API 进行操作；
3. 可以在运行时进行调整，无需重启 API Server。

RBAC 的 API 资源对象

RBAC 引入了 4 个新的顶级资源对象：Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding，4 种对象类型均可以通过 kubectl 与 API 操作。

1. Role：角色，它其实是一组规则，定义了一组对 Kubernetes API 对象的操作权限；
2. Subject：被作用者，既可以是“人”，也可以是“机器”，也可以是你在 Kubernetes 里定义的“用户”；
3. RoleBinding：定义了“被作用者”和“角色”的绑定关系。

这三个概念其实就是整个 RBAC 体系的核心所在。

需要注意的是，Kubernetes 并不提供用户管理，那么 User、Group、ServiceAccount 指定的用户又是从哪里来的呢？Kubernetes 组件（kubectl、kube-proxy）或其他自定义的用户在向 CA 申请证书时，需要提供一个证书请求文件：

{
    "CN": "admin",
    "hosts": [],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "HangZhou",
            "L": "XS",
            "O": "system:masters",
            "OU": "System"
        }
    ]
}

其中 hosts: [] 表示对所有主机生效。API Server 会把客户端证书的 CN 字段作为 User，把 names.O 字段作为 Group。

kubelet 使用 TLS Bootstrapping 认证时，API Server 可以使用 Bootstrap Tokens 或者 Token authentication file 验证 token，无论哪一种，Kubernetes 都会为 token 绑定一个默认的 User 和 Group。

Pod 使用 ServiceAccount 认证时，service-account-token 中的 JWT 会保存 User 信息。有了用户信息，再创建一对角色/角色绑定（或集群角色/集群角色绑定）资源对象，就可以完成权限绑定了。

Role 与 ClusterRole

在 RBAC API 中，Role 表示一组规则权限，权限只会累加，不存在一个资源一开始就有很多权限而通过 RBAC 对其进行减少的操作；Role 可以定义在一个 namespace 中，如果想要跨 namespace，则可以创建 ClusterRole。

# Role 只能对命名空间内的资源进行授权，需要指定 namespace
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: default   # 作用于默认 ns
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""] # "" indicates the core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

ClusterRole 具有与 Role 相同的权限角色控制能力，不同的是 ClusterRole 是集群级别的，可以用于：

1. 集群级别的资源控制（例如 node 访问权限）；
2. 非资源型 endpoints（例如 /healthz 访问）；
3. 所有命名空间资源控制（例如 pods）。

# ClusterRole 可以对集群范围内资源、跨 namespaces 的范围资源、非资源类型进行授权
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  # "namespace" omitted since ClusterRoles are not namespaced
  name: secret-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["secrets"]
  verbs: ["get","watch","list"]

规则字段说明：

1. apiGroups：支持的 API 组列表，例如 ["", "apps", "autoscaling", "batch"]；
2. resources：支持的资源对象列表，例如 ["services", "endpoints", "pods", "secrets", "configmaps", "crontabs", "deployments", "jobs", "nodes", "rolebindings", "clusterroles", "daemonsets", "replicasets", "statefulsets", "horizontalpodautoscalers", "replicationcontrollers", "cronjobs"]；
3. verbs：对资源对象的操作方法列表，例如 ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete", "exec"]。

RoleBinding 与 ClusterRoleBinding

RoleBinding 可以将角色中定义的权限授予用户或用户组，它包含一组权限列表（subjects），权限列表中包含不同形式的待授予权限资源类型（users、groups 或 service accounts）；RoleBinding 同样包含对被 Bind 的 Role 的引用。RoleBinding 适用于某个命名空间内的授权，而 ClusterRoleBinding 适用于集群范围内的授权。

将 default 命名空间的 pod-reader Role 授予 jane 用户，此后 jane 用户在 default 命名空间中将具有 pod-reader 的权限：

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: read-pods
  namespace: default
subjects:
- kind: User
  name: jane
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding 同样可以引用 ClusterRole 来对当前 namespace 内的用户、用户组或 ServiceAccount 进行授权。这种操作允许集群管理员在整个集群内定义一些通用的 ClusterRole，然后在不同的 namespace 中使用 RoleBinding 来引用。

例如，以下 RoleBinding 引用了一个具有整个集群内对 secrets 访问权限的 ClusterRole，但由于 RoleBinding 定义在 development 命名空间，被授权的用户 dave 只能访问 development 命名空间中的 secrets：

# This role binding allows "dave" to read secrets in the "development" namespace.
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: read-secrets
  namespace: development # This only grants permissions within the "development" namespace.
subjects:
  - kind: User
    name: dave
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

使用 ClusterRoleBinding 可以对整个集群中所有命名空间的资源权限进行授权。以下样例展示了授权 manager 组内的所有用户，在全部命名空间中对 secrets 进行访问：

# This cluster role binding allows anyone in the "manager" group to read secrets in any namespace.
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: read-secrets-global
subjects:
- kind: Group
  name: manager
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

Resources（资源与子资源）

Kubernetes 集群内的资源一般以其名称字符串来表示，这些字符串一般会在 API 的 URL 地址中出现；同时某些资源也会包含子资源，例如 logs 资源就属于 pods 的子资源，API 中 URL 样例如下：

GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}/log

如果要在 RBAC 授权模型中控制这些子资源的访问权限，可以通过 / 分隔符来实现，以下是一个定义 pods 资源 logs 访问权限的 Role 定义样例：

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: default
  name: pod-and-pod-logs-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods/log"]
  verbs: ["get","list"]

Subjects（被作用者）

RoleBinding 和 ClusterRoleBinding 可以将 Role 绑定到 Subjects；Subjects 可以是 groups、users 或者 service accounts。

Subjects 中 Users 使用字符串表示，它可以是一个普通的名字字符串，如 alice；也可以是 email 格式的邮箱地址，如 `[email protected]；甚至是一组字符串形式的数字ID。但是Users的前缀system:` 是系统保留的，集群管理员应该确保普通用户不会使用这个前缀。

Groups 的书写格式与 Users 相同，都为一个字符串，并且没有特定的格式要求；同样 system: 前缀为系统保留。

实践：创建只能管理 dev 空间的用户

$ mkdir cert
$ cd cert
$ cat <<'EOF' > devuser-csr.json
{
    "CN": "devuser",
    "hosts": [],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
        },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "BeiJing",
            "L": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

# 下载证书生成工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod a+x /usr/local/bin/*

[root@k8s01 cert]# cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/pki/ca.crt -ca-key=/etc/kubernetes/pki/ca.key  -profile=kubernetes  /root/cert/devuser-csr.json | cfssljson -bare devuser
2020/08/31 22:35:34 [INFO] generate received request
2020/08/31 22:35:34 [INFO] received CSR
2020/08/31 22:35:34 [INFO] generating key: rsa-2048
2020/08/31 22:35:34 [INFO] encoded CSR
2020/08/31 22:35:34 [INFO] signed certificate with serial number 485476659916894602740593053497486829759365891032
2020/08/31 22:35:34 [WARNING] This certificate lacks a "hosts" field. This makes it unsuitable for
websites. For more information see the Baseline Requirements for the Issuance and Management
of Publicly-Trusted Certificates, v.1.1.6, from the CA/Browser Forum (https://cabforum.org);
specifically, section 10.2.3 ("Information Requirements").
[root@k8s01 cert]# tree
.
├── devuser.csr
├── devuser-csr.json
├── devuser-key.pem
└── devuser.pem

0 directories, 4 files


# 设置集群参数
export KUBE_APISERVER="https://192.168.43.101:6443"
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=devuser.kubeconfig

# 设置客户端认证参数
kubectl config set-credentials devuser \
--client-certificate=/root/cert/devuser.pem \
--client-key=/root/cert/devuser-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=devuser.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context kubernetes \
--cluster=kubernetes \
--user=devuser \
--namespace=dev \
--kubeconfig=devuser.kubeconfig

# role binding
[root@k8s01 cert]# kubectl create namespace dev
namespace/dev created

[root@k8s01 cert]# kubectl create rolebinding devuser-admin-binding --clusterrole=admin --user=devuser --namespace=dev  # 在 dev 下是 admin 角色


[root@k8s01 cert]# mkdir /home/devuser/.kube/
[root@k8s01 cert]# mv devuser.kubeconfig /home/devuser/.kube/config
[root@k8s01 cert]# chown devuser:devuser -R /home/devuser

# 切到 devuser，设置默认上下文
su - devuser
cd .kube
kubectl config use-context kubernetes --kubeconfig=config

## namespace dev 就是 devuser 的 default

内置用户与 ServiceAccount

大多数时候，我们其实都不太使用“用户”这个功能，而是直接使用 Kubernetes 里的“内置用户” ServiceAccount。下面这组 Role-RoleBinding-ServiceAccount 配置是最常用的组合：

# 大多数时候，我们其实都不太使用“用户”这个功能，而是直接使用 Kubernetes 里的“内置用户”
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  namespace: mynamespace
  name: example-sa

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

---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: example-rolebinding
  namespace: mynamespace
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: example-sa
  namespace: mynamespace
roleRef:
  kind: Role
  name: example-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

---
# 用户的 Pod，就可以声明使用这个 ServiceAccount 了
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  namespace: mynamespace
  name: sa-token-test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.7.9
  serviceAccountName: example-sa

ServiceAccount 在 Kubernetes 里对应的“用户名”与“用户组名”有固定的命名规则，借助“用户组”还可以对一批 ServiceAccount 统一授权：

# 一个 ServiceAccount，在 Kubernetes 里对应的“用户”的名字是：
system:serviceaccount:<Namespace名字>:<ServiceAccount名字>


# 它对应的内置“用户组”的名字，就是：
system:serviceaccounts:<Namespace名字>



# 这个 Role 的权限规则，作用于 mynamespace 里的所有 ServiceAccount，这就用到了“用户组”的概念
subjects:
- kind: Group
  name: system:serviceaccounts:mynamespace
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io


# 作用于整个系统里的所有 ServiceAccount
subjects:
- kind: Group
  name: system:serviceaccounts
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

准入控制（Admission Control）

准入控制是 API Server 的插件集合，通过添加不同的插件，实现额外的准入控制规则。资源更改经过身份验证后，kube-apiserver 在写入 etcd 之前做一次拦截，然后对资源更改判断正确性并做相应操作。

甚至 API Server 的一些主要功能都需要通过 Admission Controllers 实现，比如 ServiceAccount。官方文档上有一份针对不同版本的准入控制器推荐列表，其中 1.14 的推荐列表是：

NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,DefaultStorageClass,DefaultTolerationSeconds,MutatingAdmissionWebhook,ValidatingAdmissionWebhook,ResourceQuota

列举几个插件的功能：

1. NamespaceLifecycle：防止在不存在的 namespace 上创建对象，防止删除系统预置 namespace；删除 namespace 时，连带删除它的所有资源对象；
2. LimitRanger：确保请求的资源不会超过资源所在 Namespace 的 LimitRange 的限制；
3. ServiceAccount：实现了自动化添加 ServiceAccount；
4. ResourceQuota：确保请求的资源不会超过资源的 ResourceQuota 限制。

集群安全加固措施

在理解了 API Server 的三大安全机制之后，下面从实践角度总结集群整体的安全加固措施。

1. 集群版本更新及 CVE 漏洞

时刻关注社区 Kubernetes 的版本更新，以及披露的 CVE 漏洞，及时地把 CVE 的修复方案变更到你的集群中去。同时你需要保证跟社区的版本不要太脱节，跟社区保持 1 到 2 个大版本的差异。

2. 保护好 Etcd 集群

Etcd 中保存着整个 Kubernetes 集群中最重要的数据，比如 Pod 信息、Secret、Token 等。一旦这些数据遭到攻击，造成的影响面非常巨大，我们必须确保 Etcd 集群的安全。

对于部署 Etcd 集群的各个节点，应该被授予最小的访问权限，同时还要尽量避免这些节点被用作其他用途。由于 Etcd 对数据的读写要求很高，磁盘最好是 SSD 类型。

Etcd 集群要配置双向 TLS 认证（mTLS），用于 Etcd 各个节点之间的通信；同时 APIServer 对 Etcd 集群的访问最好也基于 mTLS。通过 Kubeadm 搭建出来的集群，默认已经采取这种配置方式。

3. 限制对 Kubernetes APIServer 的访问

APIServer 是整个 Kubernetes 的大脑及流量入口，所有的数据都在此进行交互。Kubernetes 的安全机制也都是围绕着保护 APIServer 进行设计的，正如前文介绍的认证（Authentication）、鉴权（Authorization）和准入控制（Admission Control），这三大机制保护了 APIServer 的安全。

显而易见，APIServer 也必须使用 TLS 进行通信，尽量不要开启不安全的 HTTP 方式，尤其是在云上的环境中，切记一定要关闭，你可以通过 --insecure-port=0 参数来关闭。

同时要避免使用 AlwaysAllow 这种鉴权模式，这种模式会允许所有请求。一般来说，建议这么配置鉴权模式，即 --authorization-mode=RBAC,Node。RBAC（基于角色的访问控制）会将传入的用户/组与一组绑定到角色的权限进行匹配，这些权限将 HTTP 请求的动作（GET、POST、DELETE）和 Kubernetes 内部各种资源对象（比如 Pod、Service 或者 Node）在命名空间或者集群范围内有机地结合起来（详见前文的鉴权章节），这里不再赘述。

4. 减少集群的端口暴露

你还需要尽可能减少集群的端口暴露。对于 Kubernetes 各组件需要的端口，在使用时可以限制只允许固定节点对这些端口进行访问。

5. 限制对 Kubelet 的访问

Kubelet 上运行着我们的业务容器，同时还暴露了 10250 端口，可以用来查询容器、支持容器 exec、获取容器日志等功能。因此在生产级别的集群，我们要启用 Kubelet 身份验证和授权，同时关闭匿名访问 --anonymous-auth=false。

6. 开启审计能力

APIServer 支持对所有的请求进行审计（Audit），你可以通过 --audit-log-path 来指定用来写入审计事件的日志文件路径，默认是不指定的。通过这个开启审计能力，再结合 RBAC，我们可以对整个集群的请求访问进行详细的监控和分析。

这个审计功能提供了与安全相关的、按时间顺序排列的记录集，每一个请求都会有对应的审计事件，记录着：

• 发生了什么？
• 什么时候发生的？
• 谁触发的？
• 活动发生在哪个（些）对象上？
• 在哪观察到的？
• 它从哪触发的？
• 活动的后续处理行为是什么？

通过这些审计事件，集群管理员可以很容易地分析出集群内的安全风险，以采取应对策略。

7. 通过 namespace 进行隔离

通过 namespace 来隔离工作负载和数据，比如区分不同的用户、不同的业务场景，以及一些关键的业务。你可以通过对这些 namespace 内的资源设置一些 RBAC 的规则，来进一步增强安全性。

8. 使用网络策略进行限制

Kubernetes 提供了基于 namespace 的网络策略（Network Policy），可以允许和限制不同 namespace 中的 Pod 互访。网络策略通过网络插件来实现，所以你要使用这种能力，就要选择支持 NetworkPolicy 的网络解决方案，比如 Calico、Cilium、Weave 等。

9. 容器镜像安全

容器的运行依赖容器的镜像，保证镜像安全是最基本的。要避免使用一些未知来源的镜像，同时自己构建镜像的时候，要使用安全的、确知的、官方的基础镜像。

同时，要定期地对镜像进行漏洞扫描，你可以使用 harbor-scanner-aqua、Clair 等工具对你的镜像中心、镜像进行扫描，来查找已知的漏洞。除此之外，我们还要限制特权容器，避免在容器镜像中使用 root 用户，防止特权升级。

10. 应用程序的安全性

应用程序自身的安全性也很重要。如果你的应用程序要暴露给集群外部，可以使用入口控制器（Ingress Controller），比如 Nginx。

应用容器也要使用 TLS 进行通信，包括跟入口控制器之间的通信。你需要定期扫描源代码及依赖项，查找是否有新漏洞，还要持续测试你的应用程序，查看是否会受到攻击，比如 SQL 注入、DDoS 攻击等。

安全基线检测工具（kube-bench）

kube-bench 能帮助你排查 95% 的 Kubernetes 集群配置风险：

https://github.com/aquasecurity/kube-bench

容器与供应链安全

除了 API Server 层面的认证鉴权和集群加固，容器运行时、镜像供应链以及运行期的监控同样是 Kubernetes 安全体系不可或缺的部分。

容器运行时安全加固

1. 最小特权原则；
2. 使用 AppArmor 限制容器对资源的访问（Debian、Ubuntu）；
3. 使用 Seccomp 限制容器进程的系统调用；
4. 配置 Pod 安全上下文（Security Context）；
5. PodSecurityPolicy（已在 1.25 中删除）；
6. 替换方案：OPA Gatekeeper；
7. 使用 Secret 存储敏感数据；
8. 使用安全沙箱运行容器，如 gVisor。

可信任软件供应链

1. 构建镜像时优化 Dockerfile；
2. 镜像漏洞扫描工具：Trivy；
3. 检查 YAML 文件安全配置：kubesec；
4. 准入控制器：Admission Webhook；
5. 准入控制器：ImagePolicyWebhook。

监控、审计与运行时安全

1. 分析容器系统调用：Sysdig；
2. 监控容器运行时：Falco；
3. 结合前文“开启审计能力”提到的 Kubernetes 审计日志进行安全分析。

备份与恢复

需要备份什么

在 Master 节点上，运行着 Etcd 集群以及 Kubernetes 控制面的几大组件，比如 kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler 和 cloud-controller-manager（可选）等。在这些组件中，除了 Etcd，其他都是无状态的服务：只要保证 Etcd 的数据正常，其他几个组件不管出现什么问题，都可以通过重启或者新建实例来解决，并不会受到任何影响。因此在 Master 节点上，我们只需要备份 Etcd 中的数据。

对于 Node 节点，主要是对数据文件进行备份，例如 PV。

Etcd 备份与恢复

下面是手动备份与恢复 Etcd 的完整流程：

# 0. 数据备份
ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key \
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt \
snapshot save ./new.snapshot.db
# 1. 查看 etcd 集群的节点
ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt \
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key \
member list
# 2. 停止所有节点上的 etcd！（注意是所有！！）
## 如果是 static pod，可以通过如下的命令进行 stop
## 如果是 systemd 管理的，可以通过 systemctl stop etcd
mv /etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml /etc/kubernetes/
# 3. 数据清理
## 依次在每个节点上，移除 etcd 数据
rm -rf /var/lib/etcd
# 4. 数据恢复
## 依次在每个节点上，恢复 etcd 旧数据
## 里面的 name，initial-advertise-peer-urls，initial-cluster=controlplane
## 等参数，可以从 etcd pod 的 yaml 文件中获取到。
ETCDCTL_API=3 etcdctl snapshot restore ./old.snapshot.db \
--data-dir=/var/lib/etcd \
--name=controlplane \
--initial-advertise-peer-urls=https://172.17.0.18:2380 \
--initial-cluster=controlplane=https://172.17.0.18:2380
# 5. 恢复 etcd 服务
## 依次在每个节点上，拉起 etcd 服务
mv /etc/kubernetes/etcd.yaml /etc/kubernetes/manifests/
systemctl restart kubelet

如果你的 Etcd 集群运行在 Kubernetes 集群中，可以通过以下定时 Job（CronJob）来自动化、周期性地备份 Etcd 的数据（如下 YAML 中会每分钟对 Etcd 进行一次备份）：

⚠️ 注：batch/v1beta1 的 CronJob 已在 Kubernetes 1.25 移除。自 1.21 起 CronJob 已转为稳定版，新版请使用 apiVersion: batch/v1。

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: backup
  namespace: kube-system
spec:
  # activeDeadlineSeconds: 100
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            # Same image as in /etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml
            image: k8s.gcr.io/etcd:3.2.24
            env:
            - name: ETCDCTL_API
              value: "3"
            command: ["/bin/sh"]
            args: ["-c", "etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key snapshot save /backup/etcd-snapshot-$(date +%Y-%m-%d_%H:%M:%S_%Z).db"]
            volumeMounts:
            - mountPath: /etc/kubernetes/pki/etcd
              name: etcd-certs
              readOnly: true
            - mountPath: /backup
              name: backup
          restartPolicy: OnFailure
          hostNetwork: true
          volumes:
          - name: etcd-certs
            hostPath:
              path: /etc/kubernetes/pki/etcd
              type: DirectoryOrCreate
          - name: backup
            hostPath:
              path: /data/backup
              type: DirectoryOrCreate

PV 备份（Velero）

对于 PV 来讲，备份就比较麻烦了。Kubernetes 自身不提供存储能力，它依赖各个存储插件对存储进行管理和使用。因此对于存储的备份操作，尤其是 PV 的备份操作，我们需要依赖各个云提供商的 API 来做 snapshot。

上述对于 Etcd 和 PV 的备份操作并不是很方便，推荐你通过 Velero 来备份 Kubernetes。Velero 功能强大，但操作起来很简单，它可以帮你做到以下 3 点：

• 对 Kubernetes 集群做备份和恢复；
• 对集群进行迁移；
• 对集群的配置和对象进行复制，比如复制到其他的开发和测试集群中去。

而且 Velero 还提供针对单个 Namespace 进行备份的能力，如果你只想备份某些关键的业务和数据，这是一个十分方便的功能。