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审计

FEATURE STATE: Kubernetes v1.18 [beta]

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，记录每个用户、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。该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。这个阶段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。

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"。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：

audit/audit-policy.yaml Copy audit/audit-policy.yaml to clipboard

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

管理员构建自己的审计配置文件时，可参考 configure-helper.sh 脚本，该脚本生成审计策略文件。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 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 v1.

说明：
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。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）

如果 kube-apiserver 被配置为运行在 Pod 中，请记得将包含策略文件和日志文件的位置用 hostPath 挂载到 Pod 中。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

下面是 hostPath 卷本身。

- 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 API，该远程 API 应该暴露与 kube-apiserver 相同的API。你可以使用如下 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 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。

批处理

log 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 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 中启用批处理，在 log 中禁用批处理。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 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，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。

多 API 服务器的配置

如果你通过聚合层对 Kubernetes API 进行扩展，那么你也可以为聚合的 API 服务器设置审计日志。想要这么做，你需要以上述的格式给聚合的 API 服务器配置参数，并且配置日志管道以采用审计日志。不同的 API 服务器可以配置不同的审计配置和策略。

日志收集器示例

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。

说明： fluent-plugin-forest 和 fluent-plugin-rewrite-tag-filter fluentd 的插件。你可以在 fluentd plugin-management 了解安装插件相关的细节。

在 kube-apiserver 节点上安装 fluentd、 , fluent-plugin-forest 和 fluent-plugin-rewrite-tag-filter。

为 fluentd 创建一个配置文件

$ cat <<EOF > /etc/fluentd/config
# fluentd 运行在 kube-apiserver 相同的主机上
<source>
     @type tail
     # kube-apiserver 审计日志路径
     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>
     # 根据上下文中的名字空间元素对审计进行路由
     @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>

启动 fluentd
```
fluentd -c /etc/fluentd/config  -vv
```

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

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。

安装 logstash

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 审计后端与 EventList 一起发送若干事件
        # 对事件进行分割
        field=>[items]
        # 我们只需要 event 子元素，去掉其他元素
        remove_field=>[headers, metadata, apiVersion, "@timestamp", kind, "@version", host]
    }
    mutate{
        rename => {items=>event}
    }
}
output{
    file{
        # 来自不同用户的审计事件会被保存到不同文件中
        path=>"/var/log/kube-audit-%{[event][user][username]}/audit"
    }
}

启动 logstash

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

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

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

在 logstash 节点的 /var/log/kube-audit-*/audit 目录中检查审计事件

请注意，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。

接下来

了解 Mutating webhook 审计注解