Kubernetes 部署kafka ACL(单机版)
一、概述
在Kafka0.9版本之前，Kafka集群时没有安全机制的。Kafka Client应用可以通过连接Zookeeper地址，例如zk1:2181:zk2:2181,zk3:2181等。来获取存储在Zookeeper中的Kafka元数据信息。拿到Kafka Broker地址后，连接到Kafka集群，就可以操作集群上的所有主题了。由于没有权限控制，集群核心的业务主题时存在风险的。
权限控制类型
kafka权限控制整体可以分为三种类型：
- 基于SSL
- 基于Kerberos(此认证一般基于CDH，本文不与讨论)
- 基于acl的
第一种类型，需要创建ca，给证书签名，server和client配置SSL通讯。实现比较麻烦！
第二种类型，需要搭建一台Kerberos认证服务器，实现较复杂！
第三种类型，是kakfa内置的，实现简单。
本文将重点介绍基于ACL的认证实现。
身份认证
Kafka的认证范围包含如下：
- Client与Broker之间
- Broker与Broker之间
- Broker与Zookeeper之间
当前Kafka系统支持多种认证机制，如SSL、SASL（Kerberos、PLAIN、SCRAM）。
本文所使用的是基于SASL，认证范围主要是Client与Broker之间。
SASL认证流程
在Kafka系统中，SASL机制包含三种，它们分别是Kerberos、PLAIN、SCRAM。
以PLAIN认证为示例，下面给大家介绍PLAIN认证流程。
先来简述一下核心步骤，请勿操作！
配置Server
要配置SASL和ACL，我们需要在broker端进行两个方面的设置。首先是创建包含所有认证用户信息的JAAS文件。本例中，我们假设有3个用户：admin, reader和writer，其中admin是管理员，reader用户读取Kafka集群中topic数据，而writer用户则负责向Kafka集群写入消息。我们假设这3个用户的密码分别与用户名相同（在实际场景中，管理员需要单独把密码发给各自的用户），因此我们可以这样编写JAAS文件：
KafkaServer { org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required username="admin" password="admin" user_admin="admin" user_reader="reader" user_writer="writer"; };
保存该文件为kafka_cluster_jaas.conf，之后我们需要把该文件的完整路径作为一个JVM参数传递给Kafka的启动脚本。不过由于bin/kafka-server-start.sh只接收server.properties的位置，不再接收其他任何参数，故我们需要修改该启动脚本。具体做法如下：
vim bin/kafka-server-start.sh
把该文件中的这行：
exec $base_dir/kafka-run-class.sh $EXTRA_ARGS kafka.Kafka "$@"
修改为下面这行，然后保存退出
exec $base_dir/kafka-run-class.sh $EXTRA_ARGS -Djava.security.auth.login.config=/path/kafka_cluster_jaas.conf kafka.Kafka "$@"
配置好JAAS文件后，我们开始修改broker启动所需的server.properties文件，你至少需要配置(或修改)以下这些参数：
# 配置ACL入口类 authorizer.class.name=kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer # 本例使用SASL_PLAINTEXT listeners=SASL_PLAINTEXT://:9092 # 指定SASL安全协议 security.inter.broker.protocol= SASL_PLAINTEXT # 配置SASL机制 sasl.mechanism.inter.broker.protocol=PLAIN # 启用SASL机制 sasl.enabled.mechanisms=PLAIN # 设置本例中admin为超级用户 super.users=User:admin
Ok，现在我们可以启动broker了（当前肯定要先启动Zookeeper）
bin/ kafka-server-start.sh ../config/server.properties
可见，Kafka broker已经成功启动了。不过当前该broker只会接收已认证client发来的请求。下面我们继续clients端的配置。
Client端配置
当Kafka Server端配置启用了SASL/PLAIN，那么Client连接的时候需要配置认证信息，Client配置一个kafka_client_jaas.conf文件，内容如下：
KafkaClient { org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required username="writer" password="writer"; };
然后，在producer.properties和consumer.properties文件中设置认证协议，内容如下：
security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=PLAIN
最后，在kafka-console-producer.sh脚本和kafka-console-producer.sh脚本中添加JAAS文件的路径，内容如下：
把该文件中的这行：
exec $(dirname $0)/kafka-run-class.sh kafka.tools.ConsoleProducer "$@"
修改为下面这行，然后保存退出
exec $(dirname $0)/kafka-run-class.sh -Djava.security.auth.login.config=/path/writer_jaas.conf kafka.tools.ConsoleProducer "$@"
ACL操作
在配置好SASL后，启动Zookeeper集群和Kafka集群之后，就可以使用kafka-acls.sh脚本来操作ACL机制。
（1）查看：在kafka-acls.sh脚本中传入list参数来查看ACL授权新
kafka-acls.sh --list --authorizer-properties zookeeper.connect=zookeeper_server:2181
（2）创建：创建待授权主题之前，在kafka-acls.sh脚本中指定JAAS文件路径，然后在执行创建操作
kafka-topics.sh --create --zookeeper zookeeper_server:2181 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic kafka_acl_topic
（3）生产者授权：对生产者执行授权操作
bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=192.138.6.129:2181 --add --allow-principal User:writer --operation Write --topic=*
（4）消费者授权：对生产者执行授权后，通过消费者来进行验证
bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=192.138.6.129:2181 --add --allow-principal User:reader --operation Read –topic=*
（5）组授权：允许只读用户的所有组操作
bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=192.138.6.129:2181 --add --allow-principal User:reader --operation Read –group=*
二、环境说明
| 操作系统 | 服务器地址 | K8s角色 | 服务 |
| ubuntu-16.04.5-server-amd64 | 192.168.0.121 | master | ks8主控端 |
| ubuntu-16.04.5-server-amd64 | 192.168.0.88 | node_1 | etcd |
| ubuntu-16.04.5-server-amd64 | 192.168.0.89 | node_2 | docker私有库 |
每台服务器的硬件配置为，1核3G，20G硬盘。请确保有2G的可用内存！
请确保已经安装好了k8s集群，关于k8s的安装，请参考连接：
https://www.cnblogs.com/xiao987334176/p/9947548.html
里面有详细的过程，使用一键脚本即可。本文就是在这个环境上，操作的！
架构图：
只需要在Kafka_server 设置ACL规则就可以了。主要针对topic 做权限验证！创建读写用户进行验证。
客户端可以随意创建topic，但是向topic里面读写内容，就需要做验证了！
三、安装zookeeper(docker)
登录到node2服务器
mkdir /opt/zookeeper
目录结构如下：
./ ├── dockerfile ├── run.sh ├── sources.list ├── zoo.cfg └── zookeeper-3.4.13.tar.gz
具体文件内容，请参考链接：
https://www.cnblogs.com/xiao987334176/p/10052795.html#autoid-2-2-0
记住，先不要把docker run起来。后面会用k8s 启动镜像。
四、安装kafka_server(docker)
登录到node2服务器
mkdir /opt/kafka_server
目录结构如下：
./ ├── dockerfile ├── kafka_2.12-2.1.0.tgz ├── kafka_cluster_jaas.conf ├── run.sh └── sources.list
具体文件内容，请参考链接：
https://www.cnblogs.com/xiao987334176/p/10052795.html#autoid-3-6-0
记住，先不要把docker run起来。后面会用k8s 启动镜像。
五、安装kafka_client(docker)
登录到node2服务器
mkdir /opt/kafka_client
目录结构如下：
./ ├── consumer.config ├── dockerfile ├── kafka_2.12-2.1.0.tgz ├── producer.config ├── reader_jaas.conf ├── run.sh ├── sources.list └── writer_jaas.conf
具体文件内容，请参考链接：
https://www.cnblogs.com/xiao987334176/p/10052795.html#autoid-4-6-0
记住，先不要把docker run起来。后面会用介绍如何启动镜像。
六、推送镜像到私有仓库
登录到node2 服务器，将zookeeper和kafka_server镜像推送到私有仓库
docker tag zookeeper 192.168.0.89:5000/zookeeper_v1 docker push 192.168.0.89:5000/zookeeper_v1 docker tag kafka_server 192.168.0.89:5000/kafka_server_v1 docker push 192.168.0.89:5000/kafka_server_v1
七、使用k8s部署服务
zookeeper
登录到k8s主控制服务器，新建zookeeper.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: zookeeper-1 spec: replicas: 1 template: metadata: labels: name: zookeeper-1 spec: containers: - name: zookeeper-1 image: 192.168.0.89:5000/zookeeper_v1 ports: - containerPort: 2128 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: zookeeper-1 labels: name: zookeeper-1 spec: #type: NodePort ports: - name: client port: 2181 protocol: TCP #nodePort: 12182 - name: followers port: 2888 protocol: TCP - name: leader port: 3888 protocol: TCP - name: jmx port: 7071 protocol: TCP #nodePort: 17072 selector: name: zookeeper-1
kafka_server
新建文件kafka_server.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: kafka-server-1 spec: replicas: 1 template: metadata: labels: name: kafka-server-1 spec: containers: - name: kafka-server-1 image: 192.168.0.89:5000/kafka_server_v1 env: - name: zookeeper value: "zookeeper-1.default.svc.cluster.local" - name: kafka valueFrom: fieldRef: fieldPath: status.podIP ports: - containerPort: 9092 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: kafka-server-1 labels: name: kafka-server-1 spec: type: NodePort ports: targetPort: 9092 protocol: TCP nodePort: 9092 selector: name: kafka-server-1
注意：这里的kafka_server的listeners地址由kafka变量决定，它是pod ip。
在之前的文章，链接如下：
https://www.cnblogs.com/xiao987334176/p/10052795.html#autoid-3-6-0
启动kafka时，依赖2个变量。一个是zookeeper地址，一个是kafka监听地址。
看下面这段，就是制定了2个变量，分别是zookeeper和kafka。它对应就是run.sh中的2个变量
env: - name: zookeeper value: "zookeeper-1.default.svc.cluster.local" - name: kafka valueFrom: fieldRef: fieldPath: status.podIP
env表示环境变量。
kafka_server.yaml无法直接获取zookeeper的pod ip。所以使用 zookeeper-1.default.svc.cluster.local 来获取。其中zookeeper-1对应的是zookeeper.yaml中的name，后面的值，是固定的。
要想获取kafka_server的pod id，需要使用这种写法
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: status.podIP
创建应用
kubectl create -f zookeeper.yaml --validate
kubectl create -f kafka_server.yaml --validate
等待1分钟，查看状态
root@k8s-master001:~# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE kafka-server-1-5c58954d49-kxgj6 1/1 Running 0 2h 192.138.150.193 k8s-node001 zookeeper-1-f84745dd8-84xr8 1/1 Running 0 2h 192.138.6.129 k8s-node002
如果启动失败，使用以下命令查看日志
kubectl describe po zookeeper-1-f84745dd8-84xr8
八、客户端测试
Shell客户端测试
使用docker run一个镜像
docker run -it -e zookeeper=192.169.6.131 -e kafka=192.169.150.195 kafka_client
注意：-e 参数后面的ip地址要正确，就是pod ip
进入容器
docker exec -it ada31484e3d6 /bin/bash
创建一个测试topic,名为test,单分区，副本因子是1
cd /kafka_2.12-2.1.0/ bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper 192.169.6.131:2181 --topic test --partitions 1 --replication-factor 1
配置ACL来让writer用户有权限写入所有topic
bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=192.138.6.129:2181 --add --allow-principal User:writer --operation Write --topic=*
为reader用户设置所有topic的读取权限
bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=192.138.6.129:2181 --add --allow-principal User:reader --operation Read –topic=*
然后设置reader用户访问group的权限，-group=* 表示允许所有组
bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=192.138.6.129:2181 --add --allow-principal User:reader --operation Read –group=*
登录到kafka_client，再开一个窗口。
第一个窗口进入生产者模式，输入342
bin/writer-kafka-console-producer.sh --broker-list 192.138.150.193:9092 --topic test --producer.config config/producer.config >342
第二个窗口，运行消费者
cd /kafka_2.12-2.1.0/ bin/reader-kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.138.150.193:9092 --topic test --from-beginning --consumer.config config/consumer.config
这个时候会接收到
342
Shell脚本的客户端，测试完成。
如果需要给writer 用户所有权限，可以使用以下命令：
bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=192.138.6.129:2181 --add --allow-principal User:writer --operation All --topic=*
Java 客户端测试
在使用java 客户端测试之前，确保客户端能直接连接k8s 中的 pod ip。
登录k8s 主控端，增加一条iptables规则。192.138.0.0/16是pod网段
iptables -t nat -I POSTROUTING -s 192.168.0.0/24 -d 192.138.0.0/16 -o tunl0 -j MASQUERADE
客户端是window 10电脑，增加一条路由，确保有管理权限
route add 192.138.0.0 MASK 255.255.0.0 192.168.0.121
测试是否能够ping通 kafka_server的ip地址
ping 192.138.150.193
使用 java客户端的测试，代码如下：
public void send() { String jaasTemplate = "org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required username=\"%s\" password=\"%s\";"; String jaasCfg = String.format(jaasTemplate, "writer", "writer"); Properties props = new Properties(); props.put("bootstrap.servers", "192.138.150.193:9092"); props.put("acks", "all"); props.put("batch.size", 16384); props.put("buffer.memory", 33554432); props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer"); props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer"); props.put("security.protocol", "SASL_PLAINTEXT"); props.put("sasl.mechanism", "PLAIN"); props.put("sasl.jaas.config", jaasCfg); Producer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props); for (int i = 0; i < 20; i++) { producer.send(new ProducerRecord<String, String>("test", "game", Integer.toString(i))); } producer.close(); } public void receive() { String jaasTemplate = "org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required username=\"%s\" password=\"%s\";"; String jaasCfg = String.format(jaasTemplate1, "reader", "reader"); Properties props = new Properties(); props.put("bootstrap.servers", "192.138.150.193:9092"); props.put("group.id", "xxx"); props.put("enable.auto.commit", "true"); props.put("auto.commit.interval.ms", "1000"); props.put("key.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); props.put("value.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); props.put("security.protocol", "SASL_PLAINTEXT"); props.put("sasl.mechanism", "PLAIN"); props.put("sasl.jaas.config", jaasCfg); KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<>(props); consumer.subscribe(Arrays.asList("test")); while (true) { ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(100)); for (ConsumerRecord<String, String> record : records) { System.out.println(record.value()); } } }
如果输出0~19，则测试生产者和消费者正常。
使用Python代码测试
先安装模块，本文使用的python版本为3.5.2
pip3 install kafka
新建文件kafka_client.py，代码如下：
#!/usr/bin/env python3 # coding: utf-8 from kafka import KafkaProducer from kafka import KafkaConsumer class KafkaClient(object): # kafka客户端程序 def __init__(self, kafka_server, port, topic): self.kafka_server = kafka_server # kafka服务器ip地址 self.port = port # kafka端口 self.topic = topic # topic名 def producer(self, username, password, content): """ 生产者模式 :param username: 用户名 :param password: 密码 :param content: 发送内容 :return: object """ # 连接kafka服务器,比如['192.138.150.193:9092'] producer = KafkaProducer(bootstrap_servers=['%s:%s' % (self.kafka_server, self.port)], security_protocol="SASL_PLAINTEXT", # 指定SASL安全协议 sasl_mechanism='PLAIN', # 配置SASL机制 sasl_plain_username=username, # 认证用户名 sasl_plain_password=password, # 密码 ) producer.send(self.topic, content.encode('utf-8')) # 发送消息,必须是二进制 producer.flush() # flush确保所有meg都传送给broker # producer.close() return producer def consumer(self, username, password): """ 消费者模式 :param username: 用户名 :param password: 密码 :return: object """ # 连接kafka,指定组为test_group consumer = KafkaConsumer(topic, group_id='test_group', bootstrap_servers=['%s:%s' % (kafka_server, port)], sasl_mechanism="PLAIN", security_protocol='SASL_PLAINTEXT', sasl_plain_username=username, sasl_plain_password=password, ) return consumer # for msg in consumer: # recv = "%s:%d:%d: key=%s value=%s" % (msg.topic, msg.partition, msg.offset, msg.key, msg.value) # print(recv) kafka_server = "192.138.150.193" port = "9092" topic = "test" ### 生产者###################################################### username = "writer" password = "writer" kafka_client = KafkaClient(kafka_server, port, topic) result = kafka_client.producer(username, password, "hello") # 发送消息hello print("生产者执行完毕!") ### 消费者###################################################### username = "reader" password = "reader" consumer = kafka_client.consumer(username, password) # 消费消息 print("消费者已执行,等待输出结果：") for msg in consumer: # 遍历结果 # 输出topic,partition,offset,key,value recv = "%s:%d:%d: key=%s value=%s" % (msg.topic, msg.partition, msg.offset, msg.key, msg.value) print(recv)
执行代码，输出：
生产者执行完毕! 消费者已执行,等待输出结果： test:0:218: key=None value=b'hello'
如果出现hello，表示成功!
