K8S集群中使用JDOS KMS服务对敏感数据安全加密
基本概念
KMS，Key Management Service，即密钥管理服务，在K8S集群中，以驱动和插件的形式启用对Secret，Configmap进行加密。以保护敏感数据，
驱动和插件需要使用者按照需求进行定制和实现自己的KMS插件，插件可以是gRPC服务器或者启用一个云服务商提供的KMS插件。
本文中演示使用的KMS 服务是京东云舰中的KMS加密服务。
目前KMS分为V1，V2，本文基于V1进行演示。
架构
内部可以利用kms加密实现自己的加密算法，甚至国密算法。
当用户新建secret资源时，kube-apiserver 会通过gRPC调用kms-plugin，而kms-plugin与加密服务器通信，进行数据加密。
此时如果通过直接获取etcd中的原始数据，内容为密文数据。
当用户获取secret资源内容时，kube-apiserver 会通过gRPC调用kms-plugin，而kms-plugin与加密服务器通信，进行数据解密，将明文展示给用户。
操作步骤
需要一套已经运行的Kubernetes集群服务，如果是多台master节点，需要同时配置。
新建目录
/etc/kubernetes/kms/jdcloud
新建 EncryptionConfiguration
该配置是kms基本的加密配置，包括加密资源对象，socket地址等等。
apiVersion: apiserver.config.k8s.io/v1
kind: EncryptionConfiguration
resources:
- resources:
- secrets # 这里表示，只加密secret
providers:
- kms:
name: myKmsPlugin
endpoint: unix:///var/run/k8s-kms-plugin/kms-plugin.sock # 如果不以pod（jdcloud-kms-plugin.yaml）启动，需要sock文件放到master节点。
cachesize: 100
timeout: 3s
- identity: {}以上内容保存在/etc/kubernetes/kms/jdcloud/apiserver-encryption.conf
新建 jdcloud kms plugin 配置
kms server的上联信息配置
{
"AccessKey": "xxx", # 部署前，该参数需要预先知道，
"SecretKey": "yyy", # 部署前，该参数需要预先知道。
"KmsEndpoint": "kms.internal.cn-north-1.jdcloud-api.com", # 部署前，该参数需要预先知道。
"KmsKeyId": "abcd", # 部署前，该参数需要预先知道。
"KmsSchema": "http",
"GRPCSocketPath": "/var/run/k8s-kms-plugin/kms-plugin.sock"
}以上内容保存在/etc/kubernetes/kms/jdcloud/jdcloud-kms-plugin.json
新建 jdcloud kms plugin 服务
该服务是启动socket服务，并按照配置和上联的kms server进行通信，加密和解密数据，并通过socket服务和K8S APIServer交互。
该pod需要在kube-apiserver启动之前启动，否则与apiserver可能产生循环依赖。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
creationTimestamp: null
labels:
component: jdcloud-kms-plugin
tier: control-plane
name: jdcloud-kms-plugin-node-01
namespace: kube-system
spec:
containers:
- command:
- /k8s-kms-plugin
- -f=/etc/kubernetes/kms/jdcloud/jdcloud-kms-plugin.json # 指定json
image: hub-pub.jdcloud.com/k8s/jdcloudsec/k8s-kms-plugin:v1.0.1
imagePullPolicy: IfNotPresent
name: jdcloud-kms-plugin
resources:
requests:
cpu: 250m
volumeMounts:
- mountPath: /etc/kubernetes/kms/jdcloud/jdcloud-kms-plugin.json # 注意路径
name: jdcloud-kms-plugin-configfile
readOnly: true
- mountPath: /var/run/k8s-kms-plugin/
name: k8s-kms-plugin-unixsock-directory
readOnly: false
hostNetwork: true
priorityClassName: system-cluster-critical
volumes:
- hostPath:
path: /etc/kubernetes/kms/jdcloud/jdcloud-kms-plugin.json # 注意路径
type: File
name: jdcloud-kms-plugin-configfile
- hostPath:
path: /var/run/k8s-kms-plugin/
type: DirectoryOrCreate
name: k8s-kms-plugin-unixsock-directory
status: {}以上内容保存在/etc/kubernetes/manifests/jdcloud-kms-plugin.yaml
修改 kube apiserver配置
...
- --encryption-provider-config=/etc/kubernetes/kms/jdcloud/apiserver-encryption.conf
image: hub-pub.jdcloud.com/k8s/kube-apiserver:v1.19.9-109
imagePullPolicy: IfNotPresent
livenessProbe:
...
- mountPath: /etc/kubernetes/kms/jdcloud/apiserver-encryption.conf
name: apiserver-encryption-conf
readOnly: true
- mountPath: /var/run/k8s-kms-plugin/
name: k8s-kms-plugin-unixsock-directory
readOnly: false
...
- hostPath:
path: /etc/kubernetes/kms/jdcloud/apiserver-encryption.conf
type: File
name: apiserver-encryption-conf
- hostPath:
path: /var/run/k8s-kms-plugin/
type: DirectoryOrCreate
name: k8s-kms-plugin-unixsock-directory修改后保存
验证
在默认的命名空间里创建一个名为 secret1 的 Secret：
kubectl create secret generic secret1 -n default --from-literal=mykey=mydata用 etcdctl 命令行，从 etcd 读取出 Secret：
etcdctl.sh get /kubernetes.io/secrets/default/secret1 [...] | hexdump -C结果为加密数据
验证 Secret 在被 API server 获取时已被正确解密：
kubectl describe secret secret1 -n default该结果为明文，mykey: mydata
产品能力
在K8S集群中，京东内部一直比较重视对敏感数据加密，特别是云舰面对越来越多的金融行业客户，加密服务基本是云舰中的标准配置。
经过产品能力打磨和内部实现，KMS 加密服务和K8S自动化集群以及一键配置创建都在云舰内实现了很好的产品化能力，可以随集群创建，一键启用KMS加密服务。
