关于云计算:基于-KubeSphere-的分级管理实践

作者：许伟，航天网信研发工程师

K8s 是容器编排和分布式应用部署畛域的领导者，在 K8s 环境中，咱们只须要关怀利用的业务逻辑，加重了咱们服务器网络以及存储等方面的管理负担。对于一个用户而言，K8s 是一个很简单的容器编排平台，学习老本十分高。KubeSphere 形象了底层的 K8s，并进行了高度的产品化，构建了一个全栈的多租户容器云平台，为用户提供了一个强壮、平安、功能丰富、具备极致体验的 Web 控制台，解决了 K8s 应用门槛高和云原生生态工具庞杂等痛点，使咱们能够专一于业务的疾速迭代，其多维度的数据监控，对于问题的定位，提供了很大的帮忙。

为什么要在 KuberSphere 上实现分级管理

在 KubeSphere 中，资源能够在租户之间共享，依据调配的不同角色，能够对各种资源进行操作。租户与资源之间、资源与资源之间的自由度很高，权限粒度也比拟大。在咱们的零碎中，资源是有权限等级的，像是低等级用户能够通过邀请、赋予权限等操作来操作高等级资源，或者像是低等级我的项目中的 Pod 能够调度到高等级的节点上，对资源。诸如此类跨等级操作资源等问题，咱们在 KubeSphere 根底上来实现了分级管理。

什么是分级体系

分级，顾名思义就是依照既定的规范对整体进行合成、分类。咱们将其形象成一个金字塔模型，从地基到塔顶会有很多个层级，咱们将公共资源作为金字塔的地基，领有最高权限的 admin 作为塔顶，其余资源依照权限等级划分成不同等级。低层级资源是不能拜访高等级资源，高等级资源能够获取它等级之下的所有资源，构建了这样一个权利递加、层级间隔离的分级体系。

如何实现分级管理

咱们定义了一个代表等级的标签 kubernetes.io/level。以一个多节点的集群为例，首先咱们会给用户、企业空间、节点等资源打上代表等级的标签。在邀请用户退出企业空间或者我的项目时，要求退出的企业空间或者我的项目的等级不得高于用户的等级，同样我的项目在绑定企业空间时，也要求我的项目的等级不得高于企业空间的等级，能力对资源进行纳管；咱们认为同一我的项目下的资源的等级是雷同的，基于我的项目创立的负载、Pod、服务等资源的等级跟我的项目保持一致；同时 Pod 中退出节点亲和性，以使 Pod 调度到不高于其权限等级的节点上。

例如这里，咱们创立了一个权限等级是 3 的用户 demo-user，他能够退出权限等级不高于 3 的企业空间或者我的项目中。

kind: User
apiVersion: iam.kubesphere.io/v1alpha2
metadata:
  name: demo-user
  labels:
    kubernetes.io/level: 3
spec:
  email: demo-user@kubesphere.io

创立一个权限等级是 2 的我的项目 demo-ns，那么基于我的项目创立的负载、Pod、存储等资源的权限等级也是 2。

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
   name: demo-ns
   labels:
     kubernetes.io/level: 2

基于 demo-ns 我的项目创立了一个 nginx 的 Pod，他的权限等级也是 2，同时退出节点亲和性，要求其调度到权限等级不高于 2 的节点上。

apiVersion: apps/v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    kubernetes.io/level: 2
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
      protocol: TCP
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/level
            operator: Lt
            values:
            - 2
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/level
            operator: In
            values:
            - 2

如何实现资源的升降级

在分级管理体系中，反对等级的有限划分，只须要定义一个两头值，就能够在两个等级之间插入一个新的等级，无需操作其余资源；在对资源进行升降级时，只须要批改对应资源的 label 标签，就能够对资源进行升降级操作。当然，在对资源进行升降级的时候，咱们须要对资源进行检测，保障降级时，其下层资源的权限等级不得低于指标等级；同时，降级时，其上层资源的权限等级不得高于指标等级。在不满足升降级操作条件时，须要将对应资源也做相应调整才能够。

不同层级间 Pod 的网络隔离

在分级体系中，咱们要求高等级的 Pod 能拜访低等级的 Pod，然而低等级的 Pod 不能拜访高等级的 Pod，那咱们须要如何保障不同层级间 Pod 的网络通信呢。

我的项目在不开启网络隔离的状况下，Pod 间的网络是互通的，所以这里会新增一个黑名单的网络策略。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: deny-all
  namespace: demo-ns
  labels:
    kubernetes.io/level: 2
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Ingress

podSelector:{} 作用于我的项目中所有 Pod，阻止所有流量的流入。

而后放行标签等级大于指标等级（这里是 2）的流量流入（咱们对 Ingress 流量没有做限度）。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: level-match-network-policy
  namespace: demo-ns
  labels:
    kubernetes.io/level: 2
spec:
  podSelector:
    matchExpressions:
    - key: kubernetes.io/level
      operator: Gt
      values:
      - 2
  policyTypes:
  - Ingress

总结

KubeSphere 解决了用户构建、部署、治理和可观测性等方面的痛点，它的资源能够在多个租户之间共享。然而在资源有权限等级的场景中，低等级资源能够操作高等级资源，造成资源越权治理的问题。为解决这一问题，咱们在 KubeSphere 的根底上进行了革新，以适应租户与资源之间和资源与资源之间的分级管理，同时在我的项目的网络策略中，减少黑名单和白名单策略，加强了我的项目间的网络隔离，让资源的治理更平安。

本文由博客一文多发平台 OpenWrite 公布！