用户命名空间

本页介绍如何在 Kubernetes Pod 中使用用户命名空间。用户命名空间将容器内部运行的用户与主机上的用户隔离。

在容器中以 root 身份运行的进程可以在主机上以不同的（非 root）用户身份运行；换句话说，该进程对用户命名空间内部的操作拥有完全权限，但对命名空间外部的操作则没有权限。

可以使用此功能来减少被入侵的容器对主机或同一节点上的其他 Pod 的损害。有多个安全漏洞被评为高或严重，当用户命名空间处于活动状态时，这些漏洞不可利用。预计用户命名空间也将缓解一些未来的漏洞。

在开始之前

这是一个仅限 Linux 的功能，并且需要 Linux 对所使用文件系统的 idmap 挂载提供支持。这意味着

• 在节点上，用于/var/lib/kubelet/pods/的文件系统或为其配置的自定义目录需要 idmap 挂载支持。
• Pod 卷中使用的所有文件系统都必须支持 idmap 挂载。

实际上这意味着您至少需要 Linux 6.3，因为 tmpfs 从该版本开始支持 idmap 挂载。这通常是必需的，因为许多 Kubernetes 功能使用 tmpfs（默认情况下挂载的服务帐户令牌使用 tmpfs，Secrets 使用 tmpfs 等）。

在 Linux 6.3 中支持 idmap 挂载的一些流行文件系统是：btrfs、ext4、xfs、fat、tmpfs、overlayfs。

此外，容器运行时及其底层 OCI 运行时必须支持用户命名空间。以下 OCI 运行时提供支持

• crun 版本 1.9 或更高版本（建议使用 1.13+ 版本）。

要在 Kubernetes 中使用用户命名空间，您还需要使用 CRI 容器运行时才能在 Kubernetes Pod 中使用此功能

• CRI-O：版本 1.25（及更高版本）支持容器的用户命名空间。

containerd v1.7 与 Kubernetes v1.27 到 v1.31 中的用户命名空间支持不兼容。Kubernetes v1.25 和 v1.26 使用了更早的实现，该实现与containerd v1.7 兼容，在用户命名空间支持方面也是如此。如果您使用的是除 1.31 以外版本的 Kubernetes，请查看该版本 Kubernetes 的文档以获取最相关的 信息。如果 containerd 的版本比 v1.7 更新，可供使用，请查看 containerd 文档以了解兼容性信息。

您可以在 GitHub 上的问题中查看 cri-dockerd 中用户命名空间支持的状态。

简介

用户命名空间是 Linux 的一项功能，它允许将容器中的用户映射到主机中的不同用户。此外，授予用户命名空间中 Pod 的功能仅在命名空间内有效，在命名空间外部无效。

Pod 可以通过将pod.spec.hostUsers 字段设置为false来选择使用用户命名空间。

kubelet 将选择 Pod 映射到的主机 UID/GID，并以保证同一节点上的两个 Pod 不使用相同映射的方式进行操作。

pod.spec 中的runAsUser、runAsGroup、fsGroup 等字段始终引用容器内部的用户。

启用此功能后，有效的 UID/GID 范围为 0-65535。这适用于文件和进程（runAsUser、runAsGroup 等）。

使用超出此范围的 UID/GID 的文件将被视为属于溢出 ID，通常为 65534（在/proc/sys/kernel/overflowuid 和/proc/sys/kernel/overflowgid 中配置）。但是，即使是以 65534 用户/组的身份运行，也无法修改这些文件。

大多数需要以 root 身份运行但不需要访问其他主机命名空间或资源的应用程序，如果启用了用户命名空间，应该可以正常运行，而无需进行任何更改。

了解 Pod 的用户命名空间

许多容器运行时及其默认配置（如 Docker Engine、containerd、CRI-O）使用 Linux 命名空间进行隔离。其他技术也存在，并且可以与这些运行时一起使用（例如，Kata Containers 使用 VM 而不是 Linux 命名空间）。本页适用于使用 Linux 命名空间进行隔离的容器运行时。

创建 Pod 时，默认情况下，将使用几个新的命名空间进行隔离：一个网络命名空间用于隔离容器的网络，一个 PID 命名空间用于隔离进程的视图，等等。如果使用用户命名空间，这将隔离容器中的用户与节点中的用户。

这意味着容器可以以 root 身份运行，并映射到主机上的非 root 用户。在容器内部，进程会认为它以 root 身份运行（因此apt、yum 等工具可以正常工作），而在现实中，进程在主机上没有权限。您可以通过以下方式验证这一点，例如，如果您通过从主机执行ps aux来检查容器进程正在以哪个用户身份运行。ps 显示的用户与您在容器内部执行id命令时看到 的用户不同。

这种抽象限制了可能发生的事情，例如，如果容器设法逃逸到主机。鉴于容器在主机上以非特权用户身份运行，因此它对主机所能做的事情有限。

此外，由于每个 Pod 上的用户将映射到主机中不同的非重叠用户，因此它们对其他 Pod 所能做的事情也受到限制。

授予 Pod 的功能也仅限于 Pod 用户命名空间，并且在命名空间外部大多数无效，其中一些功能甚至完全无效。以下两个示例

• CAP_SYS_MODULE 如果授予使用用户命名空间的 Pod，则没有任何效果，Pod 无法加载内核模块。
• CAP_SYS_ADMIN 仅限于 Pod 的用户命名空间，在命名空间外部无效。

如果不使用用户命名空间，以 root 身份运行的容器，在容器逃逸的情况下，将拥有节点上的 root 权限。如果向容器授予了一些功能，那么这些功能在主机上也是有效的。当我们使用用户命名空间时，这些情况都不再成立。

如果您想详细了解使用用户命名空间时发生了哪些变化，请查看man 7 user_namespaces。

设置支持用户命名空间的节点

默认情况下，kubelet 为 Pod 分配的 UID/GID 超过 0-65535 范围，这是基于主机文件和进程使用此范围内的 UID/GID 的假设，这 是大多数 Linux 发行版的标准。这种方法可以防止主机与 Pod 的 UID/GID 之间发生任何重叠。

避免重叠对于缓解诸如CVE-2021-25741之类的漏洞的影响非常重要，在该漏洞中，Pod 可能能够读取主机中的任意文件。如果 Pod 和主机的 UID/GID 不重叠，则 Pod 所能做的事情会受到限制：Pod UID/GID 与主机的文件所有者/组不匹配。

kubelet 可以为 Pod 使用用户 ID 和组 ID 的自定义范围。要配置自定义范围，节点需要具有以下内容

• 系统中的用户kubelet（您不能在这里使用任何其他用户名）
• 已安装的二进制文件getsubids（是shadow-utils 的一部分）并且位于 kubelet 二进制文件的PATH 中。
• kubelet 用户的从属 UID/GID 配置（请参阅man 5 subuid 和man 5 subgid）。

此设置仅收集 UID/GID 范围配置，不会更改执行kubelet的用户。

您必须遵循为kubelet用户分配的从属 ID 范围的一些约束

• 从属用户 ID（即 Pod 的 UID 范围的起始 ID）必须是 65536 的倍数，并且还必须大于或等于 65536。换句话说，您不能将 0-65535 范围内的任何 ID 用于 Pod；kubelet 强制执行此限制，以防止创建意外的不安全配置。

• 从属 ID 计数必须是 65536 的倍数

• 从属 ID 计数必须至少为65536 x <maxPods>，其中<maxPods> 是可以在节点上运行的 Pod 的最大数量。

• 您必须为用户 ID 和组 ID 分配相同的范围。其他用户是否具有与组 ID 范围不匹配的用户 ID 范围并不重要。

• 分配的范围都不能与任何其他分配重叠。

• 从属配置必须只有一行。换句话说，您不能有多个范围。

例如，您可以定义/etc/subuid 和/etc/subgid，使它们都对kubelet用户具有以下条目

# The format is
#   name:firstID:count of IDs
# where
# - firstID is 65536 (the minimum value possible)
# - count of IDs is 110 (default limit for number of) * 65536
kubelet:65536:7208960

与 Pod 安全准入检查集成

对于启用用户命名空间的 Linux Pod，Kubernetes 以受控的方式放宽了对Pod 安全标准 的应用。此行为可以通过特性开关UserNamespacesPodSecurityStandards 控制，该开关允许最终用户提前选择加入。如果使用特性开关，管理员必须确保集群中的所有节点都启用了用户命名空间。

如果启用关联的特性开关并创建一个使用用户命名空间的 Pod，则以下字段即使在强制执行基本或受限 Pod 安全标准的上下文中也不会受到限制。此行为不会造成安全问题，因为具有用户命名空间的 Pod 内部的root实际上指的是容器内的用户，该用户永远不会映射到主机上的特权用户。以下是这些情况下不会对 Pod 进行检查的字段列表。

• spec.securityContext.runAsNonRoot
• spec.containers[*].securityContext.runAsNonRoot
• spec.initContainers[*].securityContext.runAsNonRoot
• spec.ephemeralContainers[*].securityContext.runAsNonRoot
• spec.securityContext.runAsUser
• spec.containers[*].securityContext.runAsUser
• spec.initContainers[*].securityContext.runAsUser
• spec.ephemeralContainers[*].securityContext.runAsUser

限制

当对 Pod 使用用户命名空间时，不允许使用其他主机命名空间。特别是，如果设置了hostUsers: false，则不允许设置任何以下内容：

• hostNetwork: true
• hostIPC: true
• hostPID: true

下一步

• 查看使用 Pod 的用户命名空间