kube-apiserver

kube-apiserver 是 Kubernetes 最重要的核心组件之一,主要提供以下的功能

  • 提供集群管理的 REST API 接口,包括认证授权、数据校验以及集群状态变更等

  • 提供其他模块之间的数据交互和通信的枢纽(其他模块通过 API Server 查询或修改数据,只有 API Server 才直接操作 etcd)

REST API

kube-apiserver 支持同时提供 https(默认监听在 6443 端口)和 http API(默认监听在 127.0.0.1 的 8080 端口),其中 http API 是非安全接口,不做任何认证授权机制,不建议生产环境启用。两个接口提供的 REST API 格式相同,参考 Kubernetes API Reference 查看所有 API 的调用格式。

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(图片来自 OpenShift Blog

在实际使用中,通常通过 kubectl 来访问 apiserver,也可以通过 Kubernetes 各个语言的 client 库来访问 apiserver。在使用 kubectl 时,打开调试日志也可以看到每个 API 调用的格式,比如

$ kubectl --v=8 get pods

可通过 kubectl api-versionskubectl api-resources 查询 Kubernetes API 支持的 API 版本以及资源对象。

$ kubectl api-versions
admissionregistration.k8s.io/v1beta1
apiextensions.k8s.io/v1beta1
apiregistration.k8s.io/v1
apiregistration.k8s.io/v1beta1
apps/v1
apps/v1beta1
apps/v1beta2
authentication.k8s.io/v1
authentication.k8s.io/v1beta1
authorization.k8s.io/v1
authorization.k8s.io/v1beta1
autoscaling/v1
autoscaling/v2beta1
batch/v1
batch/v1beta1
certificates.k8s.io/v1beta1
events.k8s.io/v1beta1
extensions/v1beta1
metrics.k8s.io/v1beta1
networking.k8s.io/v1
policy/v1beta1
rbac.authorization.k8s.io/v1
rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
scheduling.k8s.io/v1beta1
storage.k8s.io/v1
storage.k8s.io/v1beta1
v1
$ kubectl api-resources --api-group=storage.k8s.io
NAME SHORTNAMES APIGROUP NAMESPACED KIND
storageclasses sc storage.k8s.io false StorageClass
volumeattachments storage.k8s.io false VolumeAttachment

OpenAPI 和 Swagger

通过 /swaggerapi 可以查看 Swagger API,/openapi/v2 查看 OpenAPI。

开启 --enable-swagger-ui=true 后还可以通过 /swagger-ui 访问 Swagger UI。

根据 OpenAPI 也可以生成各种语言的客户端,比如可以用下面的命令生成 Go 语言的客户端:

git clone https://github.com/kubernetes-client/gen /tmp/gen
cat >go.settings <<EOF
# Kubernetes branch name
export KUBERNETES_BRANCH="release-1.11"
# client version for packaging and releasing.
export CLIENT_VERSION="1.0"
# Name of the release package
export PACKAGE_NAME="client-go"
EOF
/tmp/gen/openapi/go.sh ./client-go ./go.settings

访问控制

Kubernetes API 的每个请求都会经过多阶段的访问控制之后才会被接受,这包括认证、授权以及准入控制(Admission Control)等。

认证

开启 TLS 时,所有的请求都需要首先认证。Kubernetes 支持多种认证机制,并支持同时开启多个认证插件(只要有一个认证通过即可)。如果认证成功,则用户的 username 会传入授权模块做进一步授权验证;而对于认证失败的请求则返回 HTTP 401。

Kubernetes 不直接管理用户

虽然 Kubernetes 认证和授权用到了 username,但 Kubernetes 并不直接管理用户,不能创建 user 对象,也不存储 username。

更多认证模块的使用方法可以参考 Kubernetes 认证插件

授权

认证之后的请求就到了授权模块。跟认证类似,Kubernetes 也支持多种授权机制,并支持同时开启多个授权插件(只要有一个验证通过即可)。如果授权成功,则用户的请求会发送到准入控制模块做进一步的请求验证;而对于授权失败的请求则返回 HTTP 403.

更多授权模块的使用方法可以参考 Kubernetes 授权插件

准入控制

准入控制(Admission Control)用来对请求做进一步的验证或添加默认参数。不同于授权和认证只关心请求的用户和操作,准入控制还处理请求的内容,并且仅对创建、更新、删除或连接(如代理)等有效,而对读操作无效。准入控制也支持同时开启多个插件,它们依次调用,只有全部插件都通过的请求才可以放过进入系统。

更多准入控制模块的使用方法可以参考 Kubernetes 准入控制

启动 apiserver 示例

kube-apiserver --feature-gates=AllAlpha=true --runtime-config=api/all=true \
--requestheader-allowed-names=front-proxy-client \
--client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt \
--allow-privileged=true \
--experimental-bootstrap-token-auth=true \
--storage-backend=etcd3 \
--requestheader-username-headers=X-Remote-User \
--requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \
--service-account-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.pub \
--tls-cert-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver.crt \
--tls-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver.key \
--kubelet-client-certificate=/etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.crt \
--requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt \
--insecure-port=8080 \
--admission-control=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,PersistentVolumeLabel,DefaultStorageClass,ResourceQuota,DefaultTolerationSeconds \
--requestheader-group-headers=X-Remote-Group \
--kubelet-client-key=/etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.key \
--secure-port=6443 \
--kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname \
--service-cluster-ip-range=10.96.0.0/12 \
--authorization-mode=RBAC \
--advertise-address=192.168.0.20 --etcd-servers=http://127.0.0.1:2379

工作原理

kube-apiserver 提供了 Kubernetes 的 REST API,实现了认证、授权、准入控制等安全校验功能,同时也负责集群状态的存储操作(通过 etcd)。

/apis/batch/v2alpha1/jobs 为例,GET 请求的处理过程如下图所示:

img

POST 请求的处理过程为:

img

(图片来自 OpenShift Blog

API 访问

有多种方式可以访问 Kubernetes 提供的 REST API:

kubectl

kubectl get --raw /api/v1/namespaces
kubectl get --raw /apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes
kubectl get --raw /apis/metrics.k8s.io/v1beta1/pods

kubectl proxy

$ kubectl proxy --port=8080 &
$ curl http://localhost:8080/api/
{
"versions": [
"v1"
]
}

curl

# In Pods with service account.
$ TOKEN=$(cat /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token)
$ CACERT=/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
$ curl --cacert $CACERT --header "Authorization: Bearer $TOKEN" https://$KUBERNETES_SERVICE_HOST:$KUBERNETES_SERVICE_PORT/api
{
"kind": "APIVersions",
"versions": [
"v1"
],
"serverAddressByClientCIDRs": [
{
"clientCIDR": "0.0.0.0/0",
"serverAddress": "10.0.1.149:443"
}
]
}
# Outside of Pods.
$ APISERVER=$(kubectl config view | grep server | cut -f 2- -d ":" | tr -d " ")
$ TOKEN=$(kubectl describe secret $(kubectl get secrets | grep default | cut -f1 -d ' ') | grep -E '^token'| cut -f2 -d':'| tr -d '\t')
$ curl $APISERVER/api --header "Authorization: Bearer $TOKEN" --insecure
{
"kind": "APIVersions",
"versions": [
"v1"
],
"serverAddressByClientCIDRs": [
{
"clientCIDR": "0.0.0.0/0",
"serverAddress": "10.0.1.149:443"
}
]
}

API 参考文档

最近 3 个稳定版本的 API 参考文档为: