如何在CDH实现HDFS透明加密
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1.文档编写目的
在前面文章Fayson介绍过《什么是HDFS透明加密》，要实现HDFS的透明加密，首先你需要一个KMS，KMS可以用CDH自带的Java KeyStore KMS也可以使用企业版工具Navigator。这里我们首先演示基础的Java KeyStore KMS，Fayson会在后面的文章介绍Navigator KMS以及Key Trustee Server。Java KeyStore KMS保存秘钥文件到本地，提供简单的密码保护。Cloudera不建议生产系统使用Java KeyStore KMS。
本文主要介绍如何通过Cloudera Manager安装Java KeyStore KMS服务，并且实现HDFS的透明加密。
- 内容概述
1.安装KMS服务
2.HDFS加密测试
- 测试环境
1.CentOS6.5
2.CDH5.13
2.安装KMS
1.安装libcrypto.so，所有机器都需要，安装完成所有机器检查。
[root@ip-172-31-6-148shell]# sh ssh_do_all.sh node.list "yum -y install openssl-devel"
Loaded plugins: fastestmirror, presto
Loading mirror speeds from cached hostfile
* base: mirror.qoxy.com
* extras: mirror.qoxy.com
* updates: mirror.qoxy.com
Setting up Install Process
Package openssl-devel-1.0.1e-57.el6.x86_64 already installed and latest version
Nothing to do
Connection to ip-172-31-6-148.fayson.com closed.
[root@ip-172-31-6-148 shell]# sh ssh_do_all.sh node.list "hadoop checknative"
17/12/09 09:59:54 INFO bzip2.Bzip2Factory: Successfully loaded & initialized native-bzip2 library system-native
17/12/09 09:59:54 INFO zlib.ZlibFactory: Successfully loaded & initialized native-zlib library
Native library checking:
hadoop: true/opt/cloudera/parcels/CDH-5.13.0-1.cdh5.13.0.p0.29/lib/hadoop/lib/native/libhadoop.so.1.0.0
zlib: true /lib64/libz.so.1
snappy: true/opt/cloudera/parcels/CDH-5.13.0-1.cdh5.13.0.p0.29/lib/hadoop/lib/native/libsnappy.so.1
lz4: true revision:10301
bzip2: true /lib64/libbz2.so.1
openssl: true /usr/lib64/libcrypto.so
Connection to ip-172-31-6-148.fayson.com closed.
注：确认openssl出现true，例如openssl: true/usr/lib64/libcrypto.so。如果是false，表示 libcrypto.so没有正确安装或配置，需要检查和改正。
Fayson的机器因为已经安装过了，所以提示“already installedand latest version”
2.通过Cloudera Manager主界面安装KMS
选择Java KeyStore KMS，点击“继续”
输入秘钥管理员用户和用户组，注意hdfs超级用户已经被禁止设置为秘钥管理员，具体可以参考Fayson在《什么是HDFS透明加密》中的说明，HDFS管理员和秘钥管理员是分开的。
点击“生成ACL”，并点击“继续”
提示设置“TLS”，暂时不用做任何操作，点击“继续”
点击“继续”
等待服务启动完毕，点击“继续”
点击“继续”
安装完毕，点击“继续”
回到主页，按照提示重启整个集群。
等待重启完毕，至此安装KMS完毕。
3.确认HDFS已经启用了KMS服务
3.测试HDFS加密
1.新建用户user1，创建一个秘钥key1
[root@ip-172-31-6-148 shell]# hadoop key create key1
key1 has not been created. org.apache.hadoop.security.authorize.AuthorizationException: User:root not allowed to do 'CREATE_KEY' on 'key1'
[root@ip-172-31-6-148 shell]#
[root@ip-172-31-6-148 shell]# sudo -u hdfs hadoop key create key1
key1 has not been created. org.apache.hadoop.security.authorize.AuthorizationException: User:hdfs not allowed to do 'CREATE_KEY' on 'key1'
[root@ip-172-31-6-148 shell]# sudo -u fayson hadoop key create key1
key1 has been successfully created with options Options{cipher='AES/CTR/NoPadding', bitLength=128, description='null', attributes=null}.
KMSClientProvider[http://ip-172-31-10-118.fayson.com:16000/kms/v1/] has been updated.
注意：在创建秘钥时，发现无论是root用户还是hdfs用户都无法创建成功，必须使用我们在安装配置KMS的时候设置的秘钥管理员fayson。
2.创建一个HDFS目录并设置为加密区域。
[root@ip-172-31-6-148 shell]# hadoop fs -mkdir /user/user1
[root@ip-172-31-6-148 shell]# sudo -u hdfs hadoop fs -chown user1:user1 /user/user1
[root@ip-172-31-6-148 shell]# sudo -u hdfs hdfs crypto -createZone -keyName key1 -path /user/user1
Added encryption zone /user/user1
[root@ip-172-31-6-148 shell]# sudo -u hdfs hdfs crypto -listZones
/user/user1 key1
请注意需要使用hdfs超级用户
3.再创建一个目录，用于后面比较加密目录
[root@ip-172-31-6-148 shell]# hadoop fs -mkdir /user1/
[root@ip-172-31-6-148 shell]# sudo -u hdfs hadoop fs -chown user1:user1 /user1
4.切换到user1用户分别上传文件到加密区域以及非加密区域
准备一个文件
上传文件到加密区域和非加密区域
[user1@ip-172-31-6-148 ~]$ hadoop fs -put a.txt /user1
[user1@ip-172-31-6-148 ~]$ hadoop fs -put a.txt /user/user1
[user1@ip-172-31-6-148 ~]$ hadoop fs -cat /user1/a.txt
fsdfsfsdfsdddddddddd
123456789
Fayson is fat!
[user1@ip-172-31-6-148 ~]$ hadoop fs -cat /user/user1/a.txt
fsdfsfsdfsdddddddddd
123456789
Fayson is fat!
注意需要给上面创建的秘钥key1赋予用户和用户组user1的访问权限，否则用户user1无法put文件到/user/user1目录。
5.通过HDFS的50070页面查看上传的文件的block分布在那台DataNode上，并记录下Block ID。
6.登录到ip-172-31-10-118.fayson.com机器，查看block文件
从步骤5，我们可以知道在加密区域/user/user1的文件“a.txt”的block ID为1073776797，在非加密区域/user1的文件“a.txt“的block ID为1073776707
[root@ip-172-31-10-118 ~]# find / -name "*1073776797*"
/dfs/dn/current/BP-900745788-172.31.6.148-1508157818810/current/finalized/subdir0/subdir136/blk_1073776797
/dfs/dn/current/BP-900745788-172.31.6.148-1508157818810/current/finalized/subdir0/subdir136/blk_1073776797_36850.meta
[root@ip-172-31-10-118 ~]# cat /dfs/dn/current/BP-900745788-172.31.6.148-1508157818810/current/finalized/subdir0/subdir136/blk_1073776797
????fJPQ٥??f ?Lx?+?f?6фt6=ko?1l?+"N?[
root@ip-172-31-10-118 ~]#
[root@ip-172-31-10-118 ~]# find / -name "*1073776707*"
/dfs/dn/current/BP-900745788-172.31.6.148-1508157818810/current/finalized/subdir0/subdir136/blk_1073776707
/dfs/dn/current/BP-900745788-172.31.6.148-1508157818810/current/finalized/subdir0/subdir136/blk_1073776707_36760.meta
[root@ip-172-31-10-118 ~]# cat /dfs/dn/current/BP-900745788-172.31.6.148-1508157818810/current/finalized/subdir0/subdir136/blk_1073776707
fsdfsfsdfsdddddddddd
123456789
Fayson is fat!
4.总结
1.通过HDFS的透明加密可以实现HDFS底层文件的加密，如本文前面所述，对于非加密区域/user1下的文件a.tx可以直接通过block ID查找到该block文件，并直接查看到明文。但是在加密区域/user/user1下的文件a.txt虽然也可以直接查找到该block文件，但是查看确是密文。
2.在安装Java KMS的时候，Cloudera Manager会提示不能将HDFS超级用户hdfs设置为秘钥管理员，这是为了防止HDFS的超级用户既可以访问任何文件，又可以访问所有秘钥，从而可以直接解密所有HDFS文件而造成安全问题。具体可以参考Fayson前面的文章《什么是HDFS透明加密》。
3.在通过user1用户上传文件到自己所属的加密区域时，必须设置该加密区域的秘钥文件key1可以被user1访问，该设置通过Cloudera Manager管理的Java KeyStore KMS的配置中设置，将user1用户和组加入到ACL列表，否则会报以下错误。
[user1@ip-172-31-6-148 ~]$ hadoop fs -put a.txt /user/user1
put: User [user1] is not authorized to perform [DECRYPT_EEK] on key with ACL name [key1]!!
17/12/09 11:49:33 ERROR hdfs.DFSClient: Failed to close inode 352863
org.apache.hadoop.ipc.RemoteException(org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.LeaseExpiredException): No lease on /user/user1/a.txt._COPYING_ (inode 352863): File does not exist. Holder DFSClient_NONMAPREDUCE_1915499091_1 does not have any open files.
at org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.FSNamesystem.checkLease(FSNamesystem.java:3752)
at org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.FSNamesystem.completeFileInternal(FSNamesystem.java:3839)
at org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.FSNamesystem.completeFile(FSNamesystem.java:3809)
at org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.NameNodeRpcServer.complete(NameNodeRpcServer.java:748)
at org.apache.hadoop.hdfs.server.namenode.AuthorizationProviderProxyClientProtocol.complete(AuthorizationProviderProxyClientProtocol.java:248)
为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。
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