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审计

FEATURE STATE: Kubernetes v1.20 [beta]

Kubernetes 审计(Auditing) 功能提供了与安全相关的、按时间顺序排列的记录集, 记录每个用户、使用 Kubernetes API 的应用以及控制面自身引发的活动。

审计功能使得集群管理员能够回答以下问题:

  • 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?

审计记录最初产生于 kube-apiserver 内部。每个请求在不同执行阶段都会生成审计事件;这些审计事件会根据特定策略 被预处理并写入后端。策略确定要记录的内容和用来存储记录的后端。 当前的后端支持日志文件和 webhook。

每个请求都可被记录其相关的 阶段(stage)。已定义的阶段有:

  • RequestReceived - 此阶段对应审计处理器接收到请求后,并且在委托给 其余处理器之前生成的事件。
  • ResponseStarted - 在响应消息的头部发送后,响应消息体发送前生成的事件。 只有长时间运行的请求(例如 watch)才会生成这个阶段。
  • ResponseComplete - 当响应消息体完成并且没有更多数据需要传输的时候。
  • Panic - 当 panic 发生时生成。
说明: 审计日志记录功能会增加 API server 的内存消耗,因为需要为每个请求存储审计所需的某些上下文。 此外,内存消耗取决于审计日志记录的配置。

审计策略

审计政策定义了关于应记录哪些事件以及应包含哪些数据的规则。 审计策略对象结构定义在 audit.k8s.io API 组 处理事件时,将按顺序与规则列表进行比较。第一个匹配规则设置事件的 审计级别(Audit Level)。已定义的审计级别有:

  • None - 符合这条规则的日志将不会记录。
  • Metadata - 记录请求的元数据(请求的用户、时间戳、资源、动词等等), 但是不记录请求或者响应的消息体。
  • Request - 记录事件的元数据和请求的消息体,但是不记录响应的消息体。 这不适用于非资源类型的请求。
  • RequestResponse - 记录事件的元数据,请求和响应的消息体。这不适用于非资源类型的请求。

你可以使用 --audit-policy-file 标志将包含策略的文件传递给 kube-apiserver。 如果不设置该标志,则不记录事件。 注意 rules 字段 必须 在审计策略文件中提供。没有(0)规则的策略将被视为非法配置。

以下是一个审计策略文件的示例:

apiVersion: audit.k8s.io/v1 # This is required.
kind: Policy
# Don't generate audit events for all requests in RequestReceived stage.
omitStages:
  - "RequestReceived"
rules:
  # Log pod changes at RequestResponse level
  - level: RequestResponse
    resources:
    - group: ""
      # Resource "pods" doesn't match requests to any subresource of pods,
      # which is consistent with the RBAC policy.
      resources: ["pods"]
  # Log "pods/log", "pods/status" at Metadata level
  - level: Metadata
    resources:
    - group: ""
      resources: ["pods/log", "pods/status"]

  # Don't log requests to a configmap called "controller-leader"
  - level: None
    resources:
    - group: ""
      resources: ["configmaps"]
      resourceNames: ["controller-leader"]

  # Don't log watch requests by the "system:kube-proxy" on endpoints or services
  - level: None
    users: ["system:kube-proxy"]
    verbs: ["watch"]
    resources:
    - group: "" # core API group
      resources: ["endpoints", "services"]

  # Don't log authenticated requests to certain non-resource URL paths.
  - level: None
    userGroups: ["system:authenticated"]
    nonResourceURLs:
    - "/api*" # Wildcard matching.
    - "/version"

  # Log the request body of configmap changes in kube-system.
  - level: Request
    resources:
    - group: "" # core API group
      resources: ["configmaps"]
    # This rule only applies to resources in the "kube-system" namespace.
    # The empty string "" can be used to select non-namespaced resources.
    namespaces: ["kube-system"]

  # Log configmap and secret changes in all other namespaces at the Metadata level.
  - level: Metadata
    resources:
    - group: "" # core API group
      resources: ["secrets", "configmaps"]

  # Log all other resources in core and extensions at the Request level.
  - level: Request
    resources:
    - group: "" # core API group
    - group: "extensions" # Version of group should NOT be included.

  # A catch-all rule to log all other requests at the Metadata level.
  - level: Metadata
    # Long-running requests like watches that fall under this rule will not
    # generate an audit event in RequestReceived.
    omitStages:
      - "RequestReceived"

你可以使用最低限度的审计策略文件在 Metadata 级别记录所有请求:

# 在 Metadata 级别为所有请求生成日志
apiVersion: audit.k8s.io/v1beta1
kind: Policy
rules:
- level: Metadata

如果你在打磨自己的审计配置文件,你可以使用为 Google Container-Optimized OS 设计的审计配置作为出发点。你可以参考 configure-helper.sh 脚本,该脚本能够生成审计策略文件。你可以直接在脚本中看到审计策略的绝大部份内容。

审计后端

审计后端实现将审计事件导出到外部存储。Kube-apiserver 默认提供两个后端:

  • Log 后端,将事件写入到文件系统
  • Webhook 后端,将事件发送到外部 HTTP API

在这两种情况下,审计事件结构均由 audit.k8s.io API 组中的 API 定义。 对于 Kubernetes v1.20.5,该 API 的当前版本是 v1.

说明:

对于 patch 请求,请求的消息体需要是设定 patch 操作的 JSON 所构成的一个串, 而不是一个完整的 Kubernetes API 对象 JSON 串。 例如,以下的示例是一个合法的 patch 请求消息体,该请求对应 /apis/batch/v1/namespaces/some-namespace/jobs/some-job-name

[
  {
    "op": "replace",
    "path": "/spec/parallelism",
    "value": 0
  },
  {
    "op": "remove",
    "path": "/spec/template/spec/containers/0/terminationMessagePolicy"
  }
]

Log 后端

Log 后端将审计事件写入 JSONlines 格式的文件。 你可以使用以下 kube-apiserver 标志配置 Log 审计后端:

  • --audit-log-path 指定用来写入审计事件的日志文件路径。不指定此标志会禁用日志后端。- 意味着标准化
  • --audit-log-maxage 定义保留旧审计日志文件的最大天数
  • --audit-log-maxbackup 定义要保留的审计日志文件的最大数量
  • --audit-log-maxsize 定义审计日志文件的最大大小(兆字节)

如果你的集群控制面以 Pod 的形式运行 kube-apiserver,记得要通过 hostPath 卷来访问策略文件和日志文件所在的目录,这样审计记录才会持久保存下来。例如:

  --audit-policy-file=/etc/kubernetes/audit-policy.yaml
  --audit-log-path=/var/log/audit.log

接下来挂载数据卷:

volumeMounts:
  - mountPath: /etc/kubernetes/audit-policy.yaml
    name: audit
    readOnly: true
  - mountPath: /var/log/audit.log
    name: audit-log
    readOnly: false

最后配置 hostPath

- name: audit
  hostPath:
    path: /etc/kubernetes/audit-policy.yaml
    type: File

- name: audit-log
  hostPath:
    path: /var/log/audit.log
    type: FileOrCreate

Webhook 后端

Webhook 后端将审计事件发送到远程 Web API,该远程 API 应该暴露与 kube-apiserver 形式相同的 API,包括其身份认证机制。你可以使用如下 kube-apiserver 标志来配置 Webhook 审计后端:

  • --audit-webhook-config-file 设置 Webhook 配置文件的路径。Webhook 配置文件实际上是一个 kubeconfig 文件
  • --audit-webhook-initial-backoff 指定在第一次失败后重发请求等待的时间。随后的请求将以指数退避重试。

Webhook 配置文件使用 kubeconfig 格式指定服务的远程地址和用于连接它的凭据。

事件批处理

日志和 Webhook 后端都支持批处理。以 Webhook 为例,以下是可用参数列表。要获取日志 后端的同样参数,请在参数名称中将 webhook 替换为 log。 默认情况下,在 webhook 中批处理是被启用的,在 log 中批处理是被禁用的。 同样,默认情况下,在 webhook 中启用带宽限制,在 log 中禁用带宽限制。

  • --audit-webhook-mode 定义缓存策略,可选值如下:
    • batch - 以批处理缓存事件和异步的过程。这是默认值。
    • blocking - 在 API 服务器处理每个单独事件时,阻塞其响应。
    • blocking-strict - 与 blocking 相同,不过当审计日志在 RequestReceived 阶段 失败时,整个 API 服务请求会失效。

以下参数仅用于 batch 模式。

  • --audit-webhook-batch-buffer-size 定义 batch 之前要缓存的事件数。 如果传入事件的速率溢出缓存区,则会丢弃事件。
  • --audit-webhook-batch-max-size 定义一个 batch 中的最大事件数。
  • --audit-webhook-batch-max-wait 无条件 batch 队列中的事件前等待的最大事件。
  • --audit-webhook-batch-throttle-qps 每秒生成的最大批次数。
  • --audit-webhook-batch-throttle-burst 在达到允许的 QPS 前,同一时刻允许存在的最大 batch 生成数。

参数调整

需要设置参数以适应 API 服务器上的负载。

例如,如果 kube-apiserver 每秒收到 100 个请求,并且每个请求仅在 ResponseStartedResponseComplete 阶段进行审计,则应该考虑每秒生成约 200 个审计事件。 假设批处理中最多有 100 个事件,则应将限制级别设置为每秒至少 2 个查询。 假设后端最多需要 5 秒钟来写入事件,你应该设置缓冲区大小以容纳最多 5 秒的事件, 即 10 个 batch,即 1000 个事件。

但是,在大多数情况下,默认参数应该足够了,你不必手动设置它们。 你可以查看 kube-apiserver 公开的以下 Prometheus 指标,并在日志中监控审计子系统的状态。

  • apiserver_audit_event_total 包含所有暴露的审计事件数量的指标。
  • apiserver_audit_error_total 在暴露时由于发生错误而被丢弃的事件的数量。

日志条目截断

日志后端和 Webhook 后端都支持限制所输出的事件的尺寸。 例如,下面是可以为日志后端配置的标志列表:

  • audit-log-truncate-enabled:是否弃用事件和批次的截断处理。
  • audit-log-truncate-max-batch-size:向下层后端发送的各批次的最大尺寸字节数。
  • audit-log-truncate-max-event-size:向下层后端发送的审计事件的最大尺寸字节数。

默认情况下,截断操作在 webhooklog 后端都是被禁用的,集群管理员需要设置 audit-log-truncate-enabledaudit-webhook-truncate-enabled 标志来启用此操作。

接下来

最后修改 January 26, 2021 at 5:18 PM PST: [zh] sync audit task page (29e2644f7)