K8S之应用配置管理笔记

K8S之应用配置管理笔记
背景问题

除了依托容器镜像来定义运行的Container,Pod还需要解决如下问题

1、不可变基础设施（容器）的可变配置

2、敏感信息的存储和使用（如：密码，token等）

3、集群中Pod自我的身份认证

4、容器运行资源的配置管理

5、容器的运行安全管控

6、容器启动前置条件校验

容器
- 可变配置：ConfigMap
- 敏感信息：Secret
- 身份认证：ServiceAccount
- 资源配置：Spec.Containers[].Resources.limits/requests
- 安全管控：Spec.Containers[].SecurityContext
- 前置校验：Spec.InitContainers
ConfigMap介绍

主要管理容器运行所需的配置文件，环境变量，命令行参数等可变配置。用于解耦容器镜像和可变配置，从而保障工作负载（Pod）的可移植性。

ConfigMAp创建

创建命令：kubectl create configmap [NAME] [DATA]

其中DATA:
- 指定文件或者目录
- 指定键值对
示例：

1、指定文件：

kubectl create configmap kube-flannel-cfg --from-file=configure-pod-container/configmap/cni-conf.json -n kube-system

2、指定键值对：

kubectl create configmap special-config --from-literal=special.how=very --from-literal=special.type=charm

ConfigMap使用

ConfigMap主要被Pod使用，一般用于挂载Pod用的配置文件，环境变量，命令行参数等。

具体配置文件：
```
# 用ConfigMap配置环境变量
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cm-env-test
spec:
  containers:
    - name: test-container
        image: busybox
        command: ["/bin/sh", "-c", "env"]
        env:
        # 用special-config中special.how定义环境变量
        - name: SPECIAL_LEVEL_KEY
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              name: special-config
              key: specal.how
  restartPolicy: Never
 
  
# 用ConfigMap配置管控命令行参数
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cm-test-test
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: busybox
      command: ["/bin/sh", "-c", "echo $(SPECIAL_LEVEL_KEY)"]
      env:
      # 在命令行参数中使用ConfigMap定义的环境变量
      - name: SPECIAL_LEVEL_KEY
        valueFrom:
          configMapKeyRef:
            name: special-config
            key: special.how
  restartPolicy: Never
 
  
# 用ConfigMap挂载配置文件
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cm-volume-test
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: busybox
      # # ConfigMap中指定的内容以文件形式挂载在容器中的/etc/config目录下
      command: ["/bin/sh", "-c", "ls /etc/config/"]
      volumeMounts:
      - name: config-volume
        mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-volume
      configMap:
        name: special-config
  restartPolicy: Never
```
ConfigMap使用注意点
1. ConfigMap文件大小限制：1MB (.ETCD的要求)
2. Pod只能引用相同Namespace中的ConfigMap
3. Pod引用的ConfigMap不存在时，Pod无法创建成功。即Pod创建前需要先创建好Config Map。
4. 使用envFrom从ConfigMap来配置环境变量时，如果CongfigMap中的某些key被认为无效（比如key名称中带有数字），该环境变量将不会注入容器，但是Pod可以正常创建。
5. 只有通过k8s api创建的pod才能使用ConfigMap,其他方式创建的pod(如manifest创建的static pod)不能使用ConfigMap
Secret介绍

Secret是在集群中用于存储密码，token等敏感信息用的资源对象。其中的敏感数据采用base-64编码保存，相比存储在明文的ConfigMap中更规范，更安全。
```
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysecret
  namespace: kube-system
type: Opaque
data:
  username: xxx
  password: xxxx
```
Secret主要有如下类型：
- type=Opaque
- type=kubernetes.io/service-account-token
- type=kubernetes.io/dockerconfigjson
- type=bootstrap.kubernetes.io/token
1、指定文件：

kubectl create secret generic myregistrykey --from-file=.dockerconfigjson=/root/.docker/config.json --type=kubernetes.io/dockerconfigjson

命令：
```
kubectl create secret generic myregistrykey --from-file=.dockerconfigjson=/root/.docker/config.json --type=kubernetes.io/dockerconfigjson
 
kubectl get secret
 
kubectl describe secret/myregistrykey
 
kubectl get secret/myregistrykey -o yaml
```
2、指定键值对：

kubectl create secret generic prod-db-secret --from-literal=username=produser --from-literal=password=Y4nys7f11

命令：
```
kubectl create secret generic prod-db-secret --from-literal=username=produser --from-literal=password=Y4nys7f11
 
kubectl get secret/prod-db-secret -o yaml
```
Secret使用

Secret主要被Pod使用，一般通过volume挂载到指定容器目录，供容器中业务使用。另外在需要访问私有镜像仓库时，也可以引用Secret来实现。
```
[root@master pod]# cat secret-3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod-3
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: busybox
    command: ["/bin/sh", "-c", "sleep 120"]
    volumeMounts:
    - name: chaitc
      mountPath: "/etc/chaitc/"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: chaitc
    secret:
      secretName: myregistrykey
```
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod-123
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: busybox
    command: ["/bin/sh", "-c", "sleep 180"]
    volumeMounts:
    - name: chaitc
      mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
      readOnly: true
  serviceAccount: default
  serviceAccountName: default
  volumes:
  - name: chaitc
    secret:
      defaultMode: 420
      secretName: default-token-c9kc7
```
Secret使用的注意点

1、Secret文件大小限制：1MB

2、Secret虽然采用base-64编码，但是可以简单解码查看原始信息。因此机密信息才用Secret存储仍需要慎重考虑或者Secret访问者进行控制。对Secret加密有较强需求，可以考虑结合Kubernetes + Vault来解决敏感信息的加密和权限管理。

3、Secret最佳实践：因为list/watch的一般处理将获取到的namespace下所有secret,因此不建议采取list/watch方式获取Secret信息。而推荐使用GET来获取需要的Secret,从而减少更多Secret暴露的可能性。

ServiceAccount介绍

ServiceAccount主要用于解决Pod在集群中的身份认证问题。其中认证使用的授权信息，则利用前面讲到Secret(type=kubernetes.io/service-account-token)进行管理。

命令
```
kubectl get serviceaccount -o yaml
kubectl get secret/default-token-c9kc7 -o yaml
```
举例： Pod里的应用访问它所属的K8S集群

实现原理：

1、Pod创建时Admission Controller会根据指定的ServiceAccount(默认为default)把对应的Secret挂载到容器的目录下（/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount）.(*k8s自动实现)

2、当Pod访问集群时，可以默认利用Secret其中的token文件来认证Pod的身份。（ca.crt用于校验服务端）（*参考右边代码）

3、默认token的认证信息为：

- Group: system:serviceaccounts:[namespace-name]

- User: system:serviceaccount:[namespace-name]:[pod-name]

* 同时Pod身份被认证合法后，其权限需要通过RBAC功能来配置。默认具备资源的GET权限。

kubernetes/config.go at 76277917b9b98bfac79d0e25fe8f45dfc5bec145 · kubernetes/kubernetes · GitHub
```
// InClusterConfig returns a config object which uses the service account
// kubernetes gives to pods. It's intended for clients that expect to be
// running inside a pod running on kubernetes. It will return ErrNotInCluster
// if called from a process not running in a kubernetes environment.
func InClusterConfig() (*Config, error) {
	const (
		tokenFile  = "/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token"
		rootCAFile = "/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt"
	)
	host, port := os.Getenv("KUBERNETES_SERVICE_HOST"), os.Getenv("KUBERNETES_SERVICE_PORT")
	if len(host) == 0 || len(port) == 0 {
		return nil, ErrNotInCluster
	}
 
	token, err := os.ReadFile(tokenFile)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
 
	tlsClientConfig := TLSClientConfig{}
 
	if _, err := certutil.NewPool(rootCAFile); err != nil {
		klog.Errorf("Expected to load root CA config from %s, but got err: %v", rootCAFile, err)
	} else {
		tlsClientConfig.CAFile = rootCAFile
	}
 
	return &Config{
		// TODO: switch to using cluster DNS.
		Host:            "https://" + net.JoinHostPort(host, port),
		TLSClientConfig: tlsClientConfig,
		BearerToken:     string(token),
		BearerTokenFile: tokenFile,
	}, nil
}
```
容器资源配置管理

支持资源类型：

- CPU：单位：millicore (1 Core=1000millicore)

- Memory: 单位：Byte

- ephemeral storage(临时存储)：单位：Byte

- 自定义资源：配置时必须为整数

配置方法：

资源配置分为request/limit两种类型

- CPU：

spec.containers[].resources.limits.cpu

spec.containers[].resources.requests.cpu

- Memory:

spec.containers[].resources.limits.memory

spec.containers[].resources.requests.memory

- ephemeral.storage(临时存储)：

spec.containers[].resources.limits.ephemeral-storage

spec.containers[].resources.requests.ephemeral-storage
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: frontend
spec:
  containers:
  - name: wp
    image: wordpress
	resources:
	  # 申明需要的资源
	  requests:
	    memory: "64Mi"
		cpu: "250m"
		ephemeral-storage: "2Gi"
	  # 申明需要资源的边界
	  limits:
	    memory: "128Mi"
		cpu: "500m"
		ephemeral-storage: "4Gi"
```
Pod服务质量（QoS）配置

依据容器对CPU，Memory资源的request/limit需求，Pod服务质量分类：
- Guaranteed
- Burstable
- BestEffort
Guaranteed定义：
- Pod里的每个容器都必须有内存限制和请求，而且必须是一样的
- Pod里的每个容器都必须有CPU限制和请求，而且必须是一样的
Burstable定义：
- 非Guaranteed
- Pod里至少有一个容器有内存或者CPU请求
BestEffort定义
- 非Guaranteed
- 非Burstable
当节点上Memory资源不足时，将依据BestEffort,Burstable, Buaranteed的优先顺序驱逐Pod

Security Context介绍

Security Context主要用于限制容器的行为，从而保障系统和其他容器的安全。

1、容器级别的Security Context: 仅对指定容器生效

2、Pod级别的Security Context: 对指定Pod中的所有容器生效

3、Pod Security Policies(PSP)：对集群内所有Pod生效

权限和访问控制设置项：

1、Discretionary Access Control:根据用户id和组id来控制文件访问权限

2、SElinux: 通过SElinux的策略配置控制用户，进程等对文件等访问控制

3、privileged:容器是否为特权模式

4、Linux Capabilities:给特定进程配置privileged能力

5、AppArmor:控制可执行文件的访问控制权限（读写文件/目录，网络端口读写等）

6、Seccomp:控制进程可以操作的系统调用

7、AllowPrivilegeEscalation:控制一个进程是否能比其父进程获取更多的权限
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: security-context-demo
spec:
  # Pod级别Security Context定义
  securityContext:
    runAsUser: 1000
	runAsGroup: 3000
	fsGroup: 2000
  volumes:
  - name: sec-ctx-vol
    emptyDir: {}
  containers:
  - name: sec-ctx-demo
    image: busybox
	command: [ "sh", "-c", "sleep 1h" ]
	volumeMounts:
	- name: sec-ctx-vol
	  mountPath: /data/demo
	# 容器级别定义
	securityContext:
	  allowPrivilegeEscalation: false
```
InitContainer介绍

InitContainer和普通Container的区别：

1、InitContainer会先于普通Container启动执行，直到所有InitContainer执行成功后，普通Container才会被启动

2、Pod中多个InitContainer之间是按次序以此启动执行，而Pod中多个普通Container是并行启动

3、InitContainer执行成功后就结束退出了，而普通容器可能会一直执行或者重启（restartPolicy!=Never）

InitContainer用途：

基于InitContainer和普通Container的区别，一般InitContainer用于普通Container启动前的初始化（如配置文件准备）或者普通Container启动的前置条件检查（如网络联通检验）。
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原文地址：https://blog.csdn.net/chaotingge/article/details/126880538

背景问题

容器

ConfigMap介绍

ConfigMAp创建

示例：

ConfigMap使用

ConfigMap使用注意点

Secret介绍

Secret使用

Secret使用的注意点

ServiceAccount介绍

举例： Pod里的应用访问它所属的K8S集群

容器资源配置管理

Pod服务质量（QoS）配置

Security Context介绍

InitContainer介绍

InitContainer和普通Container的区别：

InitContainer用途：