如何为你的应用管理 Kubernetes 密钥

简介

本教程将全面介绍 Kubernetes 密钥，包括如何在应用程序中安全地管理和实现它们。你将了解 Kubernetes 中可用的不同类型的密钥，如何创建和使用它们，以及在 Kubernetes 集群中处理敏感数据的最佳实践。

理解 Kubernetes 密钥

Kubernetes 密钥是一项内置功能，可让你在 Kubernetes 集群中存储和管理敏感数据，例如密码、API 密钥和证书。密钥旨在提供一种安全的方式来处理敏感信息，确保其不会暴露在应用程序的代码或配置文件中。

在 Kubernetes 中，密钥以 Base64 编码的字符串形式存储，然后作为文件或环境变量挂载到你的 Pod 中。这种方法有助于将敏感数据与应用程序代码分开，使其更安全且更易于管理。

Kubernetes 支持多种类型的密钥，包括：

不透明密钥（Opaque Secrets）：这些是默认类型的密钥，可用于存储任何类型的敏感数据。
服务账户令牌（Service Account Tokens）：这些密钥由 Kubernetes 自动创建并用于对服务账户进行身份验证。
Docker 镜像仓库密钥（Docker Registry Secrets）：这些密钥用于存储私有 Docker 镜像仓库的凭证。

要在 Kubernetes 中创建密钥，你可以使用 kubectl create secret 命令。例如，要创建一个包含用户名和密码的密钥，你可以使用以下命令：

kubectl create secret generic my-secret \
  --from-literal=username=myuser \
  --from-literal=password=mypassword

创建密钥后，你可以将其作为文件或环境变量挂载到 Pod 的配置中。以下是将密钥作为文件挂载的示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-app
spec:
  containers:
    - name: my-container
      image: my-image
      volumeMounts:
        - name: secret-volume
          mountPath: /etc/secrets
  volumes:
    - name: secret-volume
      secret:
        secretName: my-secret

在此示例中，my-secret 密钥作为卷挂载到 Pod 中，容器可以在 /etc/secrets 目录中访问敏感数据。

Kubernetes 密钥提供了一种在集群中安全管理敏感数据的方法，有助于保护应用程序的敏感信息并降低未经授权访问的风险。

安全的 Kubernetes 密钥管理

确保 Kubernetes 密钥的管理安全对于维护集群的整体安全性至关重要。以下是一些最佳实践和技术，可确保敏感数据的机密性和完整性：

密钥轮换

定期轮换密钥是一项基本的安全措施。你可以使用 kube-bench 或 Vault 等工具自动化此过程，以确保密钥按计划更新，降低暴露风险。

访问控制

实施严格的访问控制策略对于防止未经授权访问密钥至关重要。你可以使用 Kubernetes 的基于角色的访问控制（RBAC）来定义哪些用户或服务账户具有访问和管理密钥的必要权限。

密钥加密

为了进一步增强密钥的安全性，你可以启用 Kubernetes 密钥加密。此功能允许你在将密钥内容存储到 etcd 之前，使用自定义加密提供程序（如 AWS KMS 或 Azure Key Vault）对其进行加密。

graph LR A[Kubernetes 集群] --> B[etcd] B --> C[加密的密钥] C --> D[解密的密钥] D --> E[Pod]

密钥审计

定期审计密钥的访问和使用情况对于维护安全性和合规性至关重要。你可以使用 kube-bench 或 Falco 等工具来监控和记录与密钥的所有交互，以便快速识别和处理任何可疑活动。

密钥存储

存储密钥时，确保它们不会以明文形式存储在应用程序的代码或配置文件中非常重要。相反，你应该使用 Kubernetes 密钥或专用的密钥管理解决方案（如 Vault）来安全地存储和检索敏感数据。

通过遵循这些最佳实践，你可以确保安全地管理 Kubernetes 密钥，并降低敏感数据暴露的风险。

在应用程序中实现 Kubernetes 密钥

将 Kubernetes 密钥集成到你的应用程序中是确保敏感数据安全的关键一步。以下是一些常见的用例以及如何在应用程序中实现密钥的示例：

部署中的密钥

Kubernetes 密钥最常见的用例之一是存储敏感数据，例如数据库凭证或 API 密钥，并将它们作为文件或环境变量挂载到 Pod 的容器中。以下是实现此操作的示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
        - name: my-container
          image: my-image
          env:
            - name: DB_USERNAME
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: db-credentials
                  key: username
            - name: DB_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: db-credentials
                  key: password
          volumeMounts:
            - name: secret-volume
              mountPath: /etc/secrets
      volumes:
        - name: secret-volume
          secret:
            secretName: db-credentials

服务中的密钥

你还可以使用 Kubernetes 密钥来存储集群内多个服务需要访问的敏感数据。例如，你可能有一个集中式身份验证服务，它需要一个秘密 API 密钥来验证请求。

数据库中的密钥

在处理数据库时，将敏感的连接详细信息（如用户名和密码）存储为 Kubernetes 密钥是很常见的。这可确保这些凭证不会暴露在应用程序的代码或配置文件中。

持续集成/持续交付（CI/CD）中的密钥

将 Kubernetes 密钥集成到你的 CI/CD 管道中对于在构建和部署过程中维护敏感数据的安全性至关重要。你可以使用 Vault 或 AWS Secrets Manager 等工具来安全地存储和检索你的密钥。

通过在应用程序中实现 Kubernetes 密钥，你可以确保敏感数据得到妥善保护，并降低未经授权访问或数据泄露的风险。

总结

Kubernetes 密钥提供了一种在 Kubernetes 集群中安全管理敏感数据（如密码、API 密钥和证书）的方法。通过将这些信息存储为 Base64 编码的字符串，并将它们作为文件或环境变量挂载到你的 Pod 中，你可以将敏感数据与应用程序代码分开，使其更安全且更易于管理。本教程涵盖了 Kubernetes 密钥的关键方面，包括不同类型的密钥、如何创建和使用它们以及实施的最佳实践。有了这些知识，你现在可以自信地将 Kubernetes 密钥纳入你的应用程序，以增强敏感数据的安全性和可管理性。