一、OPA概述

OPA （Open Policy Agent）背后的主要动机是在整个环境中实现统一的策略实施。通常，组织需要在运行其应用程序的环境中应用各种策略。可能需要这些策略来满足合规性要求、实现更高程度的安全性、实现跨多个环境的标准化等。这就需要一种自动化/声明式的方式来定义和执行这些策略。像 OPA 这样的策略引擎帮助我们实现了这样的目标。

OPA 是一个开源的通用策略引擎，可用于在各种类型的软件系统上执行策略，如微服务、CI/CD pipline、网关、Kubernetes等。 OPA 由 Styra 开发，目前是其中的一部分CNCF 的（https://www.openpolicyagent.org/）。

OPA 为我们提供了 REST API，我们的系统可以调用这些 API 来检查请求负载是否满足策略。它还为我们提供了一种高级声明性语言 Rego，它允许我们将要执行的策略指定为代码。这为我们在定义政策时提供了很大的灵活性。

上图显示了 OPA 的架构。它公开 API，任何需要做出授权或策略决策的服务都可以调用（策略查询），然后 OPA 可以根据策略的 Rego 代码做出决策，并将决策返回给相应地进一步处理请求的服务. 执行由实际服务本身完成，OPA 只负责做出决定。这就是 OPA 成为通用策略引擎并支持大量服务的方式。

二、在Docker中使用OPA

使用K8s集群外一台单独的安装了Docker的设备来执行OPA。

1.创建OPA空规则

首先我们需要创建一个存放OPA规则的目录（固定）：

mkdir -p /etc/docker/policies

然后在目录下创建一个允许所有请求的空策略文件authz.rego，内容如下：

package docker.authz

allow = true

2.在Docker中安装opa插件：

docker plugin install openpolicyagent/opa-docker-authz-v2:0.8 opa-args="-policy-file /opa/policies/authz.rego"

安装插件并制定策略的位置。容器内的/opa/policies/authz.rego就等于宿主机的/etc/docker/policies/authz.rego，因为opa插件做了卷挂载。接着我们配置 Docker 守护程序以使用插件进行授权：

cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
    "authorization-plugins": ["openpolicyagent/opa-docker-authz-v2:0.8"]
}
EOF

通知 Docker 守护进程重新加载配置文件：

kill -HUP $(pidof dockerd)

查看opa插件是否安装成功：可以看到，已经成功，并且已经启用。

[root@localhost ~]#  docker plugin list
ID             NAME                                      DESCRIPTION                                     ENABLED
8c9fc9b3e798   openpolicyagent/opa-docker-authz-v2:0.8   A policy-enabled authorization plugin for Do…   true

3.编写OPA规则
修改authz.rego文件，内容如下：

package docker.authz

default allow = false

allow {
    not deny
}

deny {
    seccomp_unconfined
}

seccomp_unconfined {
    # This expression asserts that the string on the right-hand side is equal
    # to an element in the array SecurityOpt referenced on the left-hand side.
    input.Body.HostConfig.SecurityOpt[_] == "seccomp:unconfined"
}

其中default allow表示默认是拒绝所有；deny {xxx} 表示拒绝xxx规则所定义的操作；allow {not deny}则表示除了deny {xxx} 拒绝的，其他都允许。上面的authz.rego的含义就是，拒绝创建具有不受限制的seccomp配置文件容器的请求，由 input.Body.HostConfig.SecurityOpt[_] == "seccomp:unconfined"定义。其中input.Body是固定的，后面的是docker inspect 查看到的。

如何编写OPA规则请查看：https://www.openpolicyagent.org/docs/latest/docker-authorization/

4.验证规则是否生效
运行带有seccomp:unconfined SecurityOpt的容器，可以看到，无法正常创建。报错内容是无法通过OPA 如下规则的检测：input.Body.HostConfig.SecurityOpt[_] == “seccomp:unconfined”。

[root@localhost policies]# docker run -d --restart=always --name=web1 --security-opt seccomp:unconfined nginx
docker: Error response from daemon: plugin openpolicyagent/opa-docker-authz-v2:0.8 failed with error: AuthZPlugin.AuthZReq: 1 error occurred: 1 error occurred: /opa/policies/authz.rego:17: rego_parse_error: unexpected eof token
            input.Body.HostConfig.SecurityOpt[_] == "seccomp:unconfined"
                                                                       ^.
See 'docker run --help'.

三、在K8s集群中使用OPA

Gatekeeper 项目是 OPA 的 Kubernetes 特定实现。Gatekeeper 允许我们以 Kubernetes 原生方式使用 OPA 来执行所需的策略。

在 Kubernetes 集群上，Gatekeeper 作为ValidatingAdmissionWebhook安装。在请求通过 K8s API 服务器的身份验证和授权之后，但在它们持久化到数据库中之前，准入控制器可以拦截请求。如果任何准入控制器拒绝请求，则拒绝整个请求。准入控制器的局限性在于它们需要编译到 kube-apiserver 中，并且只有在 apiserver 启动时才能启用。

1.实验环境

底层系统为ubuntu18.04，然后在每个node上安装k8s，并构建集群。Master node的IP地址为192.168.26.71/24，两个Worker node的IP地址为192.168.26.72/24、192.168.26.73/24。

2.在集群环境中部署Gatekeeper
在master node上，使用如下命令部署Gatekeepe：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/open-policy-agent/gatekeeper/release-3.7/deploy/gatekeeper.yaml

可以看到，已经部署完成：

root@vms71:~/gatekeeper# kubectl get pods -n gatekeeper-system
NAME                                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
gatekeeper-audit-59d4b6fd4c-ckl7q                1/1     Running   0          5m
gatekeeper-controller-manager-66f474f785-6wt7p   1/1     Running   0          5m
gatekeeper-controller-manager-66f474f785-8pvgq   1/1     Running   0          5m
gatekeeper-controller-manager-66f474f785-k4b9l   1/1     Running   0          5m

3.创建OPA规则
在K8s中，当我们安装完Gatekeeper后，同样也需要编写OPA规则。创建OPA规则的yaml文件如下。

apiVersion: templates.gatekeeper.sh/v1beta1
kind: ConstraintTemplate
metadata:
  name: blacklistimages
spec:
  crd:
    spec:
      names:
        kind: BlacklistImages
  targets:
  - rego: |
      package k8strustedimages

      images {
        image := input.review.object.spec.containers[_].image
        not startswith(image, "xx.163.com/")
        not startswith(image, "yy.163.com/")
      }

      violation[{"msg": msg}] {
        not images
        msg := "not trusted image!"
      }
    target: admission.k8s.gatekeeper.sh

此模板yaml文件通过CRD自定义了一个资源类型BlacklistImages。我们在其中定义了OPA规则。首先在images中匹配了以xx.163.com或者yy.163.com开头的镜像。violation中则定义了如果我们匹配到了images中所定义的镜像，则无法部署，并且报错：“not trusted image!”。

使用此yaml文件创建后。我们可以利用创建的BlacklistImages资源类型创建一个具体的黑名单实例。将规则应用到具体的资源上，例如（pod、deploy）。所使用的yaml文件如下，我们准备将OPA规则应用到pod资源中：

apiVersion: constraints.gatekeeper.sh/v1beta1
kind: BlacklistImages
metadata:
  generation: 1
  managedFields:
  name: pod-trusted-images
  resourceVersion: "14449"
spec:
  match:
    kinds:
    - apiGroups:
      - ""
      kinds:
      - Pod

最后使用yaml文件创建实例：

root@vms71:~/gatekeeper# kubectl apply -f gatekeeper-blacklist.yaml
blacklistimages.constraints.gatekeeper.sh/pod-trusted-images created
root@vms71:~/gatekeeper# kubectl get BlacklistImages
NAME                 AGE
pod-trusted-images   30s

4.验证OPA规则是否生效
首先，分别在两个Worker Node上将要使用的nginx镜像（已经下载）重命名：

docker tag nginx:latest xx.163.com/library/nginx
docker tag nginx:latest yy.163.com/library/nginx
docker tag nginx:latest zz.163.com/library/nginx

查看是否成功：

root@vms72:~# docker images
REPOSITORY                                           TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
xx.163.com/library/nginx                             latest    ea335eea17ab   4 weeks ago     141MB
yy.163.com/library/nginx                             latest    ea335eea17ab   4 weeks ago     141MB
zz.163.com/library/nginx                             latest    ea335eea17ab   4 weeks ago     141MB

然后我们在master node上分别通过这三个镜像创建pod，查看是否能够成功。

root@vms71:~/gatekeeper# kubectl run web1 --image=xx.163.com/library/nginx --image-pull-policy=IfNotPresent
Error from server ([pod-trusted-images] not trusted image!): admission webhook "validation.gatekeeper.sh" denied the request: [pod-trusted-images] not trusted image!
root@vms71:~/gatekeeper# kubectl run web1 --image=yy.163.com/library/nginx --image-pull-policy=IfNotPresent
Error from server ([pod-trusted-images] not trusted image!): admission webhook "validation.gatekeeper.sh" denied the request: [pod-trusted-images] not trusted image!

可以看到，当我们使用xx.163.com/library/nginx和yy.163.com/library/nginx 镜像创建pod时，都会出现OPA规则报错： [pod-trusted-images] not trusted image!。当我们使用zz.163.com/library/nginx时，则可以正常创建pod：

root@vms71:~/gatekeeper# kubectl run web1 --image=zz.163.com/library/nginx --image-pull-policy=IfNotPresent
pod/web1 created
root@vms71:~/gatekeeper# kubectl get pod web1
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web1   1/1     Running   0          10s

说明OPA规则已经生效。

整理资料来源：
《老段CKS课程》
Kubernetes OPA：https://www.velotio.com/engineering-blog/deploy-opa-on-kubernetes
Gatekeeper install：https://open-policy-agent.github.io/gatekeeper/website/docs/install/
Docker OPA：https://www.openpolicyagent.org/docs/latest/docker-authorization/