Kas yra Open Policy Agent ir kodėl jis svarbus Kubernetes ekosistemoje
Kubernetes aplinkoje saugumo ir prieigos kontrolės klausimas tampa vis sudėtingesnis su kiekviena nauja aplikacija ar servisu. Tradiciniai metodai, kai politikos yra užkoduotos tiesiai į aplikacijas, tampa nepalaipsniui nebepalaikomi ir sunkiai valdomи. Čia į sceną įžengia Open Policy Agent (OPA) – atviro kodo sprendimas, leidžiantis atskirti politikų valdymą nuo aplikacijų logikos.
OPA veikia kaip universalus politikų variklis, kuris gali priimti sprendimus bet kurioje jūsų infrastruktūros dalyje. Kubernetes kontekste tai reiškia galimybę kontroliuoti, kas gali kurti pod’us, kokie resursai gali būti naudojami, kokie konteinerių image’ai leidžiami ir dar daugybę kitų aspektų. Svarbiausia – visa tai daroma deklaratyviai, naudojant Rego kalbą, kuri specialiai sukurta politikoms aprašyti.
Kas daro OPA ypatingą, tai jo universalumas. Jis nėra skirtas tik Kubernetes – galite jį naudoti API gateway’uose, mikroservisų autorizacijai, duomenų filtravimui ir daugelyje kitų scenarijų. Tačiau būtent Kubernetes bendruomenė OPA priėmė kaip faktinį standartą politikų valdymui.
Kaip OPA integruojasi su Kubernetes architektūra
Kubernetes turi įtaisytą mechanizmą, vadinamą Admission Controllers, kuris leidžia perimti ir validuoti užklausas prieš jas išsaugant etcd duomenų bazėje. OPA paprastai integruojamas būtent per šį mechanizmą, naudojant ValidatingAdmissionWebhook arba MutatingAdmissionWebhook.
Kai kuriate naują resursą Kubernetes klasteryje – pavyzdžiui, Deployment – užklausa keliauja per kelis etapus. Pirmiausia ji autentifikuojama, tada autorizuojama per RBAC, o galiausiai patenka į admission kontrolerių grandinę. Būtent čia OPA gali įsikišti ir patikrinti, ar jūsų užklausa atitinka organizacijos politikas.
Praktiškai tai atrodo taip: jūs turite OPA serverį, veikiantį kaip servisą jūsų klasteryje (dažniausiai kaip DaemonSet arba Deployment). Kubernetes API serveris siunčia webhook užklausas į OPA, kai tik kas nors bando sukurti ar modifikuoti resursus. OPA įvertina užklausą pagal iš anksto apibrėžtas politikas ir grąžina atsakymą – leisti ar atmesti operaciją.
Rego kalba – politikų aprašymo pagrindas
Rego kalba iš pradžių gali atrodyti keista tiems, kas įpratę prie imperatyvių programavimo kalbų. Tai deklaratyvi, loginė kalba, panaši į Datalog. Vietoj to, kad sakytumėte „padaryk tai, paskui tą”, jūs aprašote taisykles ir sąlygas, kurias sistema turi patikrinti.
Štai paprastas pavyzdys – politika, kuri neleidžia naudoti konteinerių su privilegijuotais režimais:
package kubernetes.admission
deny[msg] {
input.request.kind.kind == "Pod"
container := input.request.object.spec.containers[_]
container.securityContext.privileged == true
msg := sprintf("Privileged container %v is not allowed", [container.name])
}
Šis kodas sako: jei užklausa yra Pod tipo, ir bet kuris konteineris turi privileged vėliavėlę nustatytą į true, atmesti užklausą su atitinkamu pranešimu. Rego automatiškai iteruoja per visus konteinerius (tai reiškia [_] sintaksė) ir tikrina kiekvieną.
Pradžioje Rego sintaksė gali kelti galvos skausmą. Svarbiausia suprasti, kad tai ne procedūrinis kodas – čia nėra jokios vykdymo sekos. Visi teiginiai vertinami vienu metu, ir jei bent vienas deny teiginys grąžina rezultatą, visa operacija atmetama. Tai gali būti neįprasta, bet labai galinga, kai įpranti.
Gatekeeper – OPA evoliucija Kubernetes pasaulyje
Nors galite naudoti „gryną” OPA su Kubernetes, daugelis organizacijų šiandien renkasi Gatekeeper – projektą, kuris yra specialiai sukurtas Kubernetes politikų valdymui ir naudoja OPA kaip pagrindą. Gatekeeper prideda keletą svarbių funkcijų, kurios daro politikų valdymą paprastesnį ir patogesnį.
Pirma, Gatekeeper įveda CustomResourceDefinitions (CRD) koncepciją politikoms. Vietoj to, kad tiesiogiai rašytumėte Rego kodą, galite apibrėžti ConstraintTemplate – tai šablonas, kuris aprašo politikos logiką. Paskui galite kurti Constraint objektus, kurie naudoja tuos šablonus su konkrečiais parametrais.
Pavyzdžiui, galite turėti ConstraintTemplate, kuris apibrėžia, kaip tikrinti, ar konteineriai naudoja leidžiamus registry. Tada galite sukurti kelis Constraint objektus skirtingiems namespace’ams su skirtingais leidžiamų registry sąrašais. Tai daug lankstesnė ir pakartotinesnė schema nei rašyti atskiras politikas kiekvienam atvejui.
Antra, Gatekeeper turi audit funkciją. Tai reiškia, kad jis gali ne tik blokuoti naujas užklausas, bet ir periodiškai skanuoti esamą klasterio būseną, ieškodamas politikų pažeidimų. Jei kas nors apėjo politikas arba politikos pasikeitė po to, kai resursai buvo sukurti, audit funkcija tai aptiks ir praneš.
Praktiniai panaudojimo scenarijai ir pavyzdžiai
Teorija teorija, bet kas iš tikrųjų naudinga praktikoje? Štai keletas realių scenarijų, kur OPA su Kubernetes tampa neįkainojamas įrankis.
Registry kontrolė: Daugelis organizacijų nori užtikrinti, kad visi konteineriai būtų traukiami tik iš patvirtintų registry. Tai apsaugo nuo atsitiktinio ar tyčinio kenkėjiško kodo patekimo į klasterį. Su OPA galite lengvai apibrėžti whitelist leidžiamų registry ir blokuoti viską kita.
Resursų limitų vykdymas: Kubernetes leidžia nustatyti CPU ir atminties limitus, bet niekas neįpareigoja jų naudoti. Su OPA galite užtikrinti, kad kiekvienas pod’as turėtų apibrėžtus resource requests ir limits. Tai apsaugo nuo situacijų, kai vienas neapribotas pod’as suryja visus klasterio resursus.
Label’ų standartizacija: Jei jūsų organizacija naudoja label’us mokesčių paskirstymui, monitoringui ar kitoms reikmėms, OPA gali užtikrinti, kad visi resursai turėtų reikiamus label’us su teisingomis reikšmėmis. Pavyzdžiui, galite reikalauti, kad kiekvienas Deployment turėtų „owner”, „environment” ir „cost-center” label’us.
package kubernetes.admission
required_labels = ["owner", "environment", "cost-center"]
deny[msg] {
input.request.kind.kind == "Deployment"
provided := {label | input.request.object.metadata.labels[label]}
required := {label | label := required_labels[_]}
missing := required - provided
count(missing) > 0
msg := sprintf("Deployment must include labels: %v", [missing])
}
Saugumo politikų vykdymas: Tai plati kategorija, bet apima tokius dalykus kaip draudimas naudoti hostPath volumes, reikalavimas naudoti read-only root filesystem, draudimas leisti pod’ams veikti kaip root vartotojui ir panašiai. Šios politikos padeda užtikrinti, kad jūsų klasteris atitiktų saugumo geriausias praktikas.
Debugging ir testavimas – kaip išvengti galvos skausmo
Viena didžiausių problemų dirbant su OPA yra tai, kad Rego politikos gali būti sunkiai debuginamos. Kai politika neveikia taip, kaip tikėjotės, gali būti sudėtinga suprasti kodėl. Laimei, yra keletas įrankių ir metodų, kurie padeda.
OPA turi įtaisytą REPL (Read-Eval-Print Loop), kurį galite naudoti interaktyviam politikų testavimui. Galite paleisti `opa run` ir tiesiogiai įvesti Rego išraiškas, matyti jų rezultatus. Tai neįkainojama, kai bandote suprasti, kaip veikia sudėtingesnė logika.
Dar geriau – galite naudoti `opa test` komandą automatiniams testams. Taip, galite rašyti unit testus savo politikoms! Tai atrodo taip:
package kubernetes.admission
test_privileged_container_denied {
deny["Privileged container nginx is not allowed"] with input as {
"request": {
"kind": {"kind": "Pod"},
"object": {
"spec": {
"containers": [{
"name": "nginx",
"securityContext": {"privileged": true}
}]
}
}
}
}
}
Gatekeeper taip pat turi savo debugging galimybes. Kai Constraint nepavyksta, Gatekeeper logai paprastai rodo gana detalią informaciją apie tai, kodėl. Be to, galite naudoti `kubectl describe` ant Constraint objekto, kad pamatytumėte jo būseną ir paskutinius audit rezultatus.
Dar vienas patarimas – pradėkite su „dry-run” režimu. Gatekeeper leidžia nustatyti Constraint į „dryrun” enforcement action. Tai reiškia, kad politika bus įvertinta ir pažeidimai bus užregistruoti, bet operacijos nebus blokuojamos. Tai puikus būdas išbandyti naujas politikas prieš jas įjungiant production aplinkoje.
Performance ir mastelio klausimai
Kai kalbame apie OPA Kubernetes aplinkoje, neišvengiamai iškyla klausimas – ar tai nesuletins mano klasterio? Atsakymas, kaip dažnai būna, yra „priklauso”.
OPA pats savaime yra labai greitas. Politikų įvertinimas paprastai užtrunka milisekundes. Tačiau kai kiekviena Kubernetes API užklausa turi pereiti per papildomą webhook, tai prideda latency. Jei jūsų klasteryje vyksta šimtai ar tūkstančiai operacijų per sekundę, tai gali tapti pastebima.
Yra keletas strategijų, kaip optimizuoti performance. Pirma, naudokite Gatekeeper cache funkciją. Gatekeeper gali cache’inti Kubernetes objektus, kad politikos galėtų juos naudoti be papildomų API užklausų. Tai ypač svarbu, kai jūsų politikos turi tikrinti kitus klasterio objektus.
Antra, būkite selektyvūs dėl to, kuriems objektams taikomos politikos. Nereikia tikrinti kiekvieno ConfigMap ar Secret, jei jūsų politikos tik apie Pod’us ir Deployment’us. Gatekeeper leidžia tiksliai apibrėžti, kuriems resources ir kuriems namespace’ams taikomos kiekvienos politikos.
Trečia, paleiskite OPA kaip DaemonSet, o ne centralizuotą Deployment. Tai reiškia, kad kiekviename node’e bus OPA instancija, sumažinant network latency ir paskirstant apkrovą.
Integravimas su CI/CD ir shift-left požiūris
Vienas galingiausių OPA panaudojimo būdų yra integruoti jį į jūsų CI/CD pipeline’ą. Vietoj to, kad lauktumėte, kol kas nors bandys deploy’inti netinkamą konfigūraciją į klasterį ir gaus klaidos pranešimą, galite validuoti Kubernetes manifest’us dar prieš juos commit’inant į git.
OPA gali veikti kaip standalone įrankis, kuris tiesiog skaito YAML failus ir tikrina juos pagal jūsų politikas. Tai galite integruoti į pre-commit hook’us, CI testus arba pull request validaciją. Tokiu būdu developeriai gauna grįžtamąjį ryšį daug anksčiau cikle, kai klaidas taisyti pigiau ir paprasčiau.
Conftest yra populiarus įrankis, kuris naudoja OPA engine’ą būtent šiam tikslui. Galite parašyti politikas Rego kalba ir paleisti `conftest test` ant savo Kubernetes YAML failų. Jei kas nors neatitinka politikų, conftest grąžins ne-nulį exit kodą, ir jūsų CI pipeline’as galės sustabdyti deployment’ą.
Štai kaip tai gali atrodyti praktikoje:
conftest test deployment.yaml --policy policy/
Jei deployment.yaml turi privileged konteinerį, o jūsų politika tai draudžia, gausite aiškų pranešimą dar prieš bandant deploy’inti į klasterį. Tai „shift-left” požiūris praktikoje – problemos aptinkamos ir sprendžiamos kuo anksčiau.
Ką daryti toliau ir kaip pradėti be streso
Jei jau skaitote iki čia, turbūt jau supratote, kad OPA su Kubernetes yra galingas, bet ne paprasčiausias įrankis. Gera žinia – nebūtina viską įdiegti iš karto. Štai kaip rekomenduočiau pradėti.
Pradėkite nuo Gatekeeper instaliacijos. Tai paprasta – tiesiog `kubectl apply` su oficialiu manifest’u arba naudokite Helm chart’ą. Nepulkite iš karto kurti sudėtingų politikų. Gatekeeper ateina su biblioteka pavyzdinių ConstraintTemplate’ų, kuriuos galite rasti Gatekeeper library repository. Pasirinkite vieną ar dvi paprastas politikas, kurios akivaizdžiai naudingos jūsų organizacijai.
Pavyzdžiui, pradėkite nuo politikos, kuri reikalauja, kad visi konteineriai turėtų resource limits. Arba politikos, kuri draudžia naudoti „latest” tag’ą konteinerių image’uose. Tai paprastos, suprantamos politikos, kurios duoda akivaizdžią vertę.
Įdiekite pirmąsias politikas „dryrun” režime. Stebėkite audit rezultatus savaitę ar dvi. Pamatysite, kas jūsų klasteryje neatitinka politikų, bet niekas nebus blokuojama. Tai duos jums laiko paruošti komandą, atnaujinti dokumentaciją ir ištaisyti esamus pažeidimus.
Kai jau pasitikite, kad politikos veikia teisingai ir komanda supranta reikalavimus, perjunkite į „deny” režimą. Dabar politikos pradės blokuoti neatitinkančias operacijas. Būkite pasirengę greitai reaguoti, jei kas nors susidurs su problemomis – pirmosios dienos po enforcement įjungimo paprastai atskleidžia edge case’us, kurių nenumatėte.
Palaipsniui plėskite savo politikų rinkinį. Kai komanda įpranta prie bazinių politikų, galite pridėti sudėtingesnes. Galbūt politikas, kurios tikrina network policies, arba politikas, kurios užtikrina, kad tam tikri namespace’ai naudoja tik tam tikrus storage class’us. Svarbu augti palaipsniui – per daug politikų per greitai gali sukurti friction ir pasipriešinimą.
Dokumentuokite savo politikas. Tai skamba akivaizdu, bet dažnai praleidžiama. Kiekviena politika turėtų turėti aiškų paaiškinimą – kodėl ji egzistuoja, ką ji tikrina, kaip ją patenkinti. Kai developeris gauna klaidos pranešimą, jis turėtų žinoti ne tik kas negerai, bet ir kaip tai ištaisyti.
Galiausiai, nesibijokite eksperimentuoti. OPA ir Gatekeeper yra lankstūs įrankiai, kurie gali spręsti daug daugiau nei tik bazinės validacijos. Galite naudoti juos automatiniam label’ų pridėjimui (mutation), resursų kvotų valdymui, multi-tenancy enforcement ir daugeliui kitų dalykų. Kubernetes politikų valdymas nėra vienkartinis projektas – tai nuolatinis procesas, kuris evoliucionuoja kartu su jūsų organizacija ir jos poreikiais.
Pradėkite mažai, mokykitės nuolat, ir netrukus OPA taps natūralia jūsų Kubernetes infrastruktūros dalimi, užtikrinančia saugumą ir atitiktį be didelio manual darbo.
