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Auditing

FEATURE STATE: Kubernetes v1.18 beta
该功能目前处于 beta 状态，意味着：

  • 版本名称包含 beta （例如 v2beta3）。
  • 代码经过了充分测试，启用该功能被认为是安全的。默认情况下被启用。
  • 对整体功能的支持在未来不会被移除，尽管细节上可能会做更改。
  • 在后续的 beta 或稳定版本中，对象的模式、语义可能以不兼容的方式发生变化。当这种情况发生时，我们将提供迁移到下一个版本的说明。这可能需要删除、编辑和重建 API 对象，编辑过程可能需要一些思考。这可能导致依赖该功能的应用程序停机一段时间。
  • 建议仅在非业务关键场景使用该功能，因为在后续版本中可能会发生不兼容的更改。如果您有多个可以独立升级的集群，那么您可能可以放松这个限制。
  • 请尝试使用我们的 beta 版功能，并给出反馈！在它们退出 beta 测试阶段之后，我们将很难去做更多的更改。

Kubernetes 审计功能提供了与安全相关的按时间顺序排列的记录集，记录单个用户、管理员或系统其他组件影响系统的活动顺序。 它能帮助集群管理员处理以下问题：

  • 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？

Kube-apiserver 执行审计。每个执行阶段的每个请求都会生成一个事件，然后根据特定策略对事件进行预处理并写入后端。 您可以在 设计方案 中找到更多详细信息。 该策略确定记录的内容并且在后端存储记录。当前的后端支持日志文件和 webhook。

每个请求都可以用相关的 “stage” 记录。已知的 stage 有：

  • RequestReceived - 事件的 stage 将在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。

  • ResponseStarted - 在响应消息的头部发送后，但是响应消息体发送前。这个 stage 仅为长时间运行的请求生成（例如 watch）。

  • 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。

注意：

注意 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。审计策略对象结构在 audit.k8s.io API 组 中定义。 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][auditing-level]。已知的审计级别有：

  • None - 符合这条规则的日志将不会记录。
  • Metadata - 记录请求的 metadata（请求的用户、timestamp、resource、verb 等等），但是不记录请求或者响应的消息体。
  • Request - 记录事件的 metadata 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 metadata，请求和响应的消息体。这不适用于非资源类型的请求。

您可以使用 --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：

audit/audit-policy.yaml 
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"

您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：

# Log all requests at the Metadata level.
apiVersion: audit.k8s.io/v1beta1
kind: Policy
rules:
- level: Metadata

管理员构建自己的审计配置文件时，应使用 GCE 使用的审计配置文件 作为参考。

审计后端

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

  • Log 后端，将事件写入到磁盘
  • Webhook 后端，将事件发送到外部 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。当前版本的 API 是 v1beta1。

注意：

注意： 在 patch 请求的情况下，请求的消息体需要是一个 JSON 串指定 patch 操作，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 JSON 格式的文件。您可以使用以下 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 定义了保留旧审计日志文件的最大天数
  • --audit-log-maxbackup 定义了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）

Webhook 后端

Webhook 后端将审计事件发送到远程 API，该远程 API 应该暴露与 kube-apiserver 相同的API。 您可以使用如下 kube-apiserver 标志来配置 webhook 审计后端：

  • --audit-webhook-config-file webhook 配置文件的路径。Webhook 配置文件实际上是一个 kubeconfig。
  • --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。

Batching

log 和 webhook 后端都支持 batch。以 webhook 为例，以下是可用参数列表。要获取 log 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 中启用 batch，在 log 中禁用 batch。同样，默认情况下，在 webhook 中启用限制，在 log 中禁用限制。

  • --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 - 阻止 API server 处理每个单独事件的响应。

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 batch 平均值。
  • --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 apiserver 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 ResponseStarted 和 ResponseComplete 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至少 2 个 QPS。 假设后端最多需要 5 秒钟来写入事件，您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，您不必手动设置它们。您可以查看 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。

多集群配置

如果您通过 aggregation layer 对 Kubernetes API 进行扩展，那么您也可以为聚合的 apiserver 设置审计日志。 想要这么做，您需要以上述的格式给聚合的 apiserver 配置参数，并且配置日志管道以采用审计日志。不同的 apiserver 可以配置不同的审计配置和策略。

日志选择器示例

使用 fluentd 从日志文件中选择并且分发审计日志

Fluentd 是一个开源的数据采集器，可以从统一的日志层中采集。 在以下示例中，我们将使用 fluentd 来按照命名空间划分审计事件。

  1. 在 kube-apiserver node 节点上安装 fluentd, fluent-plugin-forest and fluent-plugin-rewrite-tag-filter

  2. 为 fluentd 创建一个配置文件

    $ cat <<EOF > /etc/fluentd/config
# fluentd conf runs in the same host with kube-apiserver
<source>
    @type tail
    # audit log path of kube-apiserver
    path /var/log/audit
    pos_file /var/log/audit.pos
    format json
    time_key time
    time_format %Y-%m-%dT%H:%M:%S.%N%z
    tag audit
</source>

<filter audit>
    #https://github.com/fluent/fluent-plugin-rewrite-tag-filter/issues/13
    type record_transformer
    enable_ruby
    <record>
     namespace ${record["objectRef"].nil? ? "none":(record["objectRef"]["namespace"].nil? ?  "none":record["objectRef"]["namespace"])}
    </record>
</filter>

<match audit>
    # route audit according to namespace element in context
    @type rewrite_tag_filter
    rewriterule1 namespace ^(.+) ${tag}.$1
</match>

<filter audit.**>
   @type record_transformer
   remove_keys namespace
</filter>

<match audit.**>
    @type forest
    subtype file
    remove_prefix audit
    <template>
        time_slice_format %Y%m%d%H
        compress gz
        path /var/log/audit-${tag}.*.log
        format json
        include_time_key true
    </template>
</match>

  1. 启动 fluentd

    $ fluentd -c /etc/fluentd/config  -vv

  1. 给 kube-apiserver 配置以下参数并启动：

    --audit-policy-file=/etc/kubernetes/audit-policy.yaml --audit-log-path=/var/log/kube-audit --audit-log-format=json
  1. 在 /var/log/audit-*.log 文件中检查不同命名空间的审计事件

使用 logstash 采集并分发 webhook 后端的审计事件

Logstash 是一个开源的、服务器端的数据处理工具。在下面的示例中，我们将使用 logstash 采集 webhook 后端的审计事件，并且将来自不同用户的事件存入不同的文件。

  1. 安装 logstash

  2. 为 logstash 创建配置文件

    $ cat <<EOF > /etc/logstash/config
input{
    http{
        #TODO, figure out a way to use kubeconfig file to authenticate to logstash
        #https://www.elastic.co/guide/en/logstash/current/plugins-inputs-http.html#plugins-inputs-http-ssl
        port=>8888
    }
}
filter{
    split{
        # Webhook audit backend sends several events together with EventList
        # split each event here.
        field=>[items]
        # We only need event subelement, remove others.
        remove_field=>[headers, metadata, apiVersion, "@timestamp", kind, "@version", host]
    }
    mutate{
        rename => {items=>event}
    }
}
output{
    file{
        # Audit events from different users will be saved into different files.
        path=>"/var/log/kube-audit-%{[event][user][username]}/audit"
    }
}

  1. 启动 logstash

    $ bin/logstash -f /etc/logstash/config --path.settings /etc/logstash/

  1. 为 kube-apiserver webhook 审计后端创建一个 kubeconfig 文件

    $ cat <<EOF > /etc/kubernetes/audit-webhook-kubeconfig
apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    server: http://<ip_of_logstash>:8888
  name: logstash
contexts:
- context:
    cluster: logstash
    user: ""
  name: default-context
current-context: default-context
kind: Config
preferences: {}
users: []
EOF

  1. 为 kube-apiserver 配置以下参数并启动：

    --audit-policy-file=/etc/kubernetes/audit-policy.yaml --audit-webhook-config-file=/etc/kubernetes/audit-webhook-kubeconfig
  1. 在 logstash node 节点的 /var/log/kube-audit-*/audit 目录中检查审计事件

注意到，除了文件输出插件外，logstash 还有其它多种输出可以让用户路由不同的数据。例如，用户可以将审计事件发送给支持全文搜索和分析的 elasticsearch 插件。

传统的审计

注意： 传统审计已被弃用，自 1.8 版本以后默认禁用，并且将会在 1.12 版本中彻底移除。 如果想要回退到传统的审计功能，请使用 kube-apiserver 中 feature gate 的 AdvancedAuditing 功能来禁用高级审核功能：

--feature-gates=AdvancedAuditing=false

在传统格式中，每个审计文件条目包含两行：

  1. 请求行包含唯一 ID 以匹配响应和请求元数据，例如源 IP、请求用户、模拟信息和请求的资源等。

  2. 响应行包含与请求行和响应代码相匹配的唯一 ID。

    2017-03-21T03:57:09.106841886-04:00 AUDIT: id="c939d2a7-1c37-4ef1-b2f7-4ba9b1e43b53" ip="127.0.0.1" method="GET" user="admin" groups="\"system:masters\",\"system:authenticated\"" as="<self>" asgroups="<lookup>" namespace="default" uri="/api/v1/namespaces/default/pods"
2017-03-21T03:57:09.108403639-04:00 AUDIT: id="c939d2a7-1c37-4ef1-b2f7-4ba9b1e43b53" response="200"

配置

Kube-apiserver 提供以下选项，负责配置审核日志的位置和处理方式：

  • audit-log-path - 使审计日志指向请求被记录到的文件，’-’ 表示标准输出。
  • audit-log-maxage - 根据文件名中编码的时间戳指定保留旧审计日志文件的最大天数。
  • audit-log-maxbackup - 指定要保留的旧审计日志文件的最大数量。
  • audit-log-maxsize - 指定审核日志文件的最大大小（兆字节）。默认为100MB。

如果审核日志文件已经存在，则 Kubernetes 会将新的审核日志附加到该文件。 否则，Kubernetes 会在您在 audit-log-path 中指定的位置创建一个审计日志文件。 如果审计日志文件超过了您在 audit-log-maxsize 中指定的大小，则 Kubernetes 将通过在文件名（在文件扩展名之前）附加当前时间戳并重新创建一个新的审计日志文件来重命名当前日志文件。 Kubernetes 可能会在创建新的日志文件时删除旧的日志文件; 您可以通过指定 audit-log-maxbackup 和 audit-log-maxage 选项来配置保留多少文件以及它们的保留时间。

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