Kubernetes学习笔记之ServiceAccount AdmissionController源码解析

Overview

本文章基于k8s release-1.17分支代码，代码位于 plugin/pkg/admission/serviceaccount 目录，代码：admission.go 。

api-server做为经常使用的服务端应用，包含认证模块Authentication、受权模块Authorization和准入模块Admission Plugin(能够理解为请求中间件模块middleware pipeline)，以及存储依赖Etcd。
其中，针对准入插件，在api-server进程启动时，启动参数 --enable-admission-plugins 须要包含 ServiceAccount 准入控制器来开启该中间件，能够见官方文档：enable-admission-plugins 。
ServiceAccount Admission Plugin主要做用包含：

• 若是提交的pod yaml里没有指定spec.serviceAccountName字段值，该插件会添加默认的 default ServiceAccount；
• 判断spec.serviceAccountName指定的service account是否存在，不存在就拒绝请求；
• 为该pod建立个volume，且该volume source是SecretVolumeSource，该secret来自于service account对象引用的secret；
• 若是提交的pod yaml里没有指定spec.ImagePullSecrets字段值，那就将service account对象引用的ImagePullSecrets字段值来补位，而且该volume会被
  mount到pod的 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中；

好比，往api-server进程提交个pod对象：

echo > pod.yaml <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: serviceaccount-admission-plugin
  labels:
    app: serviceaccount-admission-plugin
spec:
  containers:
    - name: serviceaccount-admission-plugin
      image: nginx:1.17.8
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      ports:
        - containerPort: 80
          name: "http-server"
EOF

kubectl apply -f ./pod.yaml
kubectl get pod/serviceaccount-admission-plugin -o yaml
kubectl get sa default -o yaml

就会看到该pod对象被ServiceAccount Admission Plugin处理后，spec.serviceAccountName指定了 default ServiceAccount；增长了个SecretVolumeSource
的Volume，volume name为ServiceAccount的secrets的name值，mount到pod的 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount目录中；
以及由于pod和default service account都没有指定ImagePullSecrets值，pod的spec.ImagePullSecrets没有值：

而且，volume指定的secret name是default service account的secrets的name值：

那么，有个问题，ServiceAccount Admission Controller或者说ServiceAccount中间件，是如何作到的呢？

源码解析

就和咱们常常见到的一些服务端框架作的middleware中间件模块同样，api-server框架也是用插件化形式来定义一个个准入控制器Admission Controller，而且会调用该插件的Admit()方法，
来判断当前请求是否经过该准入控制器。

AdmissionController准入控制器实例化

实例化操做很简单，须要注意的是：MountServiceAccountToken 为true，表示默认去执行mount volume操做，且mount到pod的默认目录；而且资源操做是 Create 操做时才去执行当前准入控制器。
代码见 L103-L121：

// 注册到plugin chain中去
func Register(plugins *admission.Plugins) {
  plugins.Register(PluginName, func(config io.Reader) (admission.Interface, error) {
    serviceAccountAdmission := NewServiceAccount()
    return serviceAccountAdmission, nil
  })
}
// controller初始化
func NewServiceAccount() *Plugin {
    return &Plugin{
        Handler: admission.NewHandler(admission.Create), // Create操做资源时才执行这个插件
        LimitSecretReferences: false,
        MountServiceAccountToken: true,
        RequireAPIToken: true,
        generateName: names.SimpleNameGenerator.GenerateName, // 生成volume mount name时须要
    }
}

Admit操做

Admit操做是该中间件的核心逻辑，主要工做上文已经详细描述，这里从代码角度学习下，代码见：L160-L248 。

ServiceAccount 检查

首先是检查pod yaml中有没有指定ServiceAccount，没有指定就设置默认的default ServiceAccount对象，而且同时检查该ServiceAccount在当前namespace内是否真的存在：

func (s *Plugin) Admit(/*...*/) (err error) {
     // ... 
    // 若是没有指定就设置默认值
    if len(pod.Spec.ServiceAccountName) == 0 {
        pod.Spec.ServiceAccountName = DefaultServiceAccountName
    }
    // 检查该ServiceAccount是否真的存在
    serviceAccount, err := s.getServiceAccount(a.GetNamespace(), pod.Spec.ServiceAccountName)

    // 判断是否能够mount volume，默承认以
    if s.MountServiceAccountToken && shouldAutomount(serviceAccount, pod) {
      // 会新建一个secret source类型的volume，而且mount到每个容器内的"/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount"目录下
      if err := s.mountServiceAccountToken(serviceAccount, pod); err != nil {
        // ...
      }
    }
    
    // 若是没有指定ImagePullSecrets，就看ServiceAccount内有没有指定，有指定则使用该值不然默认值
    if len(pod.Spec.ImagePullSecrets) == 0 {
      pod.Spec.ImagePullSecrets = make([]api.LocalObjectReference, len(serviceAccount.ImagePullSecrets))
      for i := 0; i < len(serviceAccount.ImagePullSecrets); i++ {
        pod.Spec.ImagePullSecrets[i].Name = serviceAccount.ImagePullSecrets[i].Name
      }
    }
    
    // 仍是检查该ServiceAccount是否真的存在
    return s.Validate(ctx, a, o)
}

ServiceAccount检查逻辑很简单，主要目的是为pod填补ServiceAccount值，由于服务帐号就是给pod调用api-server进程用的，关于服务帐号ServiceAccount做用可见官网：
用户帐号与服务帐号

Mount Volume

Mount Volume核心就是会建立个volume，并mount到pod每一个容器内指定目录，该目录下包含 ca.crt、namespace和token文件 ，供pod调用api-server时使用。
从源码角度看看如何建立volume以及如何mount的 L426-L567 ：

const (
    DefaultAPITokenMountPath = "/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount"
)
// 核心逻辑就是建立个secret source volume并mount到pod对象内的指定目录
func (s *Plugin) mountServiceAccountToken(serviceAccount *corev1.ServiceAccount, pod *api.Pod) error {
    // 首先找到serviceAccount.secrets下的secret的name值，
    // 这里是先list type="kubernetes.io/service-account-token" 的secrets，而后再和serviceAccount.secrets进行匹配，选择第一个匹配成功的。
    // 关于type="kubernetes.io/service-account-token" 服务帐号类型的secrets，能够见官网：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#service-account-token-secrets
    serviceAccountToken, err := s.getReferencedServiceAccountToken(serviceAccount)
    
    // 若是pod内的volumes已经引用了该secret做为volume，直接跳过
    // ...

    // Determine a volume name for the ServiceAccountTokenSecret in case we need it
    if len(tokenVolumeName) == 0 {
        // 以serviceAccountToken为前缀，加上个随机字符串，生成个volume name
    }

    // 这里挂载到pod每个容器内的mount path是"/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount"
    volumeMount := api.VolumeMount{
        Name:      tokenVolumeName,
        ReadOnly:  true,
        MountPath: DefaultAPITokenMountPath,
    }

    // InitContainers和Containers都要mount新建的volume
    needsTokenVolume := false
    for i, container := range pod.Spec.InitContainers {
        // ...
    }
    for i, container := range pod.Spec.Containers {
        // ...
    }

    // 新建立的volume加到pod volumes中
    if !hasTokenVolume && needsTokenVolume {
        pod.Spec.Volumes = append(pod.Spec.Volumes, s.createVolume(tokenVolumeName, serviceAccountToken))
    }
    return nil
}
// 建立volume对象
func (s *Plugin) createVolume(tokenVolumeName, secretName string) api.Volume {
    // ...
  return api.Volume{
      Name: tokenVolumeName,
      VolumeSource: api.VolumeSource{
          Secret: &api.SecretVolumeSource{
          SecretName: secretName,
        },
      },
    }
  }

Mount Volume逻辑也很简单，主要就是为pod建立个volume，而且mount到每个容器的指定路径。该volume内包含的数据来自于ServiceAccount引用的
secrets的数据，即 ca.crt、namespace和token 数据文件，这些数据是调用api-server时须要的认证数据，且token数据已经通过私钥文件签名过了。

那么有个问题，建立ServiceAccount时对应的这些secret对象是怎么来的呢？secret里的token文件既然已经被私钥签名过，那api-server必然须要对应的公钥文件来验证签名才对？
至于secret对象是怎么来的问题，这是kube-controller-manager里的ServiceAccount模块的TokenController建立的，建立时会用私钥进行签名，因此
kube-controller-manager启动时必须带上私钥参数 --service-account-private-key-file ，具体可见官网 service-account-private-key-file ；
至于api-server必须使用对应的公钥来验证签名，同理，kube-apiserver启动时，也必须带上公钥参数 --service-account-key-file ，具体可见官网 service-account-key-file

总结

本文分析了ServiceAccount Admission Controller中间件的主要业务逻辑，如何为pod对象补充serviceAccount、imagePullSecrets字段数据，
以及建立并挂载service account volume，供pod调用api-server使用。整体逻辑比较简单，源码值得学习，供本身二次开发k8s时参考学习。

参考文档

serviceaccounts-controller源码官网解析

为 Pod 配置服务帐户

服务帐号令牌 Secret

admission.go

Kubernetes Proposal - Admission Control