本文档介绍如何在 Cloud Key Management Service (Cloud KMS) 中为 Memorystore for Redis 实例使用客户管理的加密密钥 (CMEK)。本文档还概述了哪些数据在永久性存储空间中进行了加密，以及实例在关键生命周期事件期间的行为。
借助 CMEK，您可以控制用于保护存储数据的加密密钥。通过在 Cloud KMS 中管理自己的密钥，您可以更好地控制密钥访问、轮替和使用，从而满足严格的合规性和监管要求。
实施 CMEK 可为您的永久性数据（例如备份和持久性文件）提供额外的安全保障和控制。您只能在新实例上启用 CMEK。您无法将 CMEK 应用于现有实例。
哪些人应该使用 CMEK？
CMEK 适用于拥有敏感数据或受监管数据且需要控制自己的加密密钥的组织。如需详细了解是否应使用 CMEK 加密这些数据，请参阅决定是否使用 CMEK。
客户管理的加密
借助 CMEK，您可以使用加密密钥来保护实例中存储的数据。 为了加密这些数据，Memorystore for Redis 使用 Google 管理的数据加密密钥 (DEK) 和客户管理的密钥加密密钥 (KEK)。
您可以采用以下加密级别：
- DEK 加密：DEK 用于加密 Memorystore for Redis 中的数据。
- KEK 加密：KEK 用于加密 DEK。
Memorystore for Redis 使用 KEK 加密 DEK，并使用 DEK 加密存储的数据。如果您使用 CMEK，则可以管理用于加密实例中 DEK 的 KEK。
下图展示了实例如何使用 CMEK 加密数据。上传到 Google 存储基础设施的数据会进行分块，每个区块使用自己的 DEK 进行加密。Cloud KMS 提供 KEK 来加密 DEK，而 Google 的存储基础设施会在整个系统中分发加密的数据块和加密的 DEK。
下图展示了 Memorystore for Redis 如何解密使用 CMEK 加密的数据。如需访问此加密数据，Memorystore for Redis 会向管理 KEK 的 Cloud KMS 发送请求，以解密 DEK。然后，Cloud KMS 会返回解密后的 DEK，实例会使用该 DEK 对存储的数据进行解密。
哪些数据使用 CMEK 加密？
CMEK 会加密存储在持久性存储空间中的以下类型的客户数据：
- 备份：借助备份，您可以将数据恢复到某个时间点，也可以导出和分析数据。备份还可用于灾难恢复、数据迁移、数据共享和合规性场景。
- 持久性：Memorystore for Redis 支持 Redis 数据库 (RDB) 持久性，可让您将数据快照保存到持久性存储空间中。
- 与安全功能（如
AUTH和传输加密）相关的元数据。 如需了解详情，请参阅 Redis AUTH 简介和传输加密简介。
CMEK 组件
以下部分介绍了构成 CMEK 架构的服务账号、加密密钥、密钥版本和组织政策的要求和行为。
服务账号
如需创建启用 CMEK 的实例，您必须向 Memorystore for Redis 服务账号授予 roles/cloudkms.cryptoKeyEncrypterDecrypter 角色，该服务账号采用以下格式：
service-PROJECT_NUMBER@cloud-redis.
授予此权限后，服务账号便可向 Cloud KMS 请求密钥访问权限。
键
在 Cloud KMS 中，您需要创建一个密钥环，然后创建一个使用对称加密算法的加密密钥。创建 Memorystore for Redis 实例时，您可以选择使用此密钥来加密该实例。您可以为密钥和实例创建一个项目，也可以为它们分别创建不同的项目。
CMEK 在所有 Memorystore for Redis 实例位置均可用。您必须在要创建实例的同一区域中创建密钥环和密钥。多区域密钥或全球区域密钥不起作用。如果区域或位置不匹配，则创建实例的请求将失败。
对于密钥的资源 ID，CMEK 使用以下格式：
projects/CMEK_ENABLED_PROJECT/locations/REGION/keyRings/KEY_RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME
如需详细了解如何查找现有密钥的资源 ID，请参阅获取 Cloud KMS 资源 ID。
在 Google Cloud 控制台中，暂停的实例会在实例页面上显示红色感叹号提示。如果您将鼠标悬停在工具提示上，系统会显示 No state 状态。密钥可供访问后，Memorystore for Redis 会自动恢复实例。
外部密钥
作为 CMEK 策略的一部分，您可以使用外部密钥。为此，您可以使用 Cloud External Key Manager (Cloud EKM) 通过使用您管理的外部密钥来加密 Google Cloud 中的数据。
当您使用 Cloud EKM 密钥时，Google 无法控制外部管理的密钥的可用性。如果您在创建实例时没有可用的密钥，Memorystore for Redis 就不会创建该实例。此外，如果您在创建实例后，外部密钥在任何时间点变得不可用，则 Memorystore for Redis 会暂停该实例，直到恢复访问权限。
如需了解使用外部密钥的更多注意事项，请参阅注意事项。
密钥版本
Cloud KMS 将您用于加密和解密数据的加密密钥材料存储在密钥版本中。单个密钥可以包含多个密钥版本。每次轮替密钥时，您都会创建一个密钥版本。
以下部分介绍了在密钥生命周期事件（例如停用、销毁、启用或恢复密钥版本）期间，实例及其受保护的数据会如何运行。这些部分还介绍了替换 Cloud KMS 密钥的影响，提供了有关手动重新加密数据的指南，并详细介绍了如何为启用了 CMEK 的实例导入或导出数据。
停用或销毁 CMEK 密钥版本
您可能遇到这样的情况，即您需要使使用 CMEK 加密的数据永久无法访问，例如在补救数据泄露时。为了实现这种高保证的数据销毁（也称为加密粉碎），您需要销毁密钥版本。如需详细了解如何销毁密钥版本，请参阅销毁和恢复密钥版本。
如果您想确保无法访问您的实例中的数据，请停用主密钥版本。这会暂停您的实例。此外，如果正在使用的任何 CMEK 被停用或销毁，Memorystore for Redis 会暂停相应实例。这包括实例使用的任何旧密钥版本。
如需查看 Memorystore for Redis 是否暂停了您的实例，请使用以下任一界面：
- Google Cloud 控制台：在实例页面上，您的实例旁边会显示红色感叹号提示。如果您将鼠标悬停在工具提示上，系统会显示无状态状态。
- gcloud CLI：使用
gcloud redis instances describe命令。检查state字段；已暂停的实例不会显示READY或REPAIRING状态。
替换受保护的 Cloud KMS 密钥
如果您将受保护的 Cloud KMS 密钥替换为其他密钥或新的主密钥版本，则 Memorystore for Redis 仅将此更改应用于未来的操作。
替换受保护的密钥会对您的资源产生以下影响：
- 备份：Memorystore for Redis 将备份导出到 Cloud Storage。 因此，目标存储桶的加密设置（而非实例的 CMEK）会控制导出数据的加密方式。
- 持久性：下次实例重启或发生维护事件时，系统会使用新密钥。
- 主缓存：替换此键不会产生任何影响。CMEK 不会加密内存中的数据，因为这些数据不属于静态数据。
手动重新加密受 CMEK 保护的数据
Memorystore for Redis 不支持按需重新封装现有静态数据。您无法手动触发进程来使用新密钥版本重新加密现有备份或有效持久性文件。不过，您可以使用新密钥版本加密新写入的数据。
为启用了 CMEK 的实例导入或导出数据
如果您希望导出的数据继续受到 CMEK 的保护，则必须先在目标 Cloud Storage 存储桶上配置 CMEK，然后再将数据导出到该存储桶。如果您的数据已存储在启用了 CMEK 的实例上，则将该数据导入新实例不存在特殊要求或限制。如需了解详情，请参阅关于导入和导出数据。
启用或恢复主 CMEK 密钥版本
如果您启用或恢复主密钥版本，Memorystore for Redis 会自动恢复您的实例。
组织政策限制条件
Memorystore for Redis 支持 CMEK 的组织政策限制条件。通过使用这些限制条件，您可以为实例强制执行 CMEK 保护，并限制可用于此保护的 Cloud KMS 密钥。
您可以配置以下组织政策限制条件：
constraints/gcp.restrictNonCmekServices：使用此限制条件可强制为实例提供 CMEK 保护。如果 Memorystore for Redis API 位于此限制条件的服务Deny政策列表中，则您无法创建未受 CMEK 保护的实例。constraints/gcp.restrictCmekCryptoKeyProjects：使用此限制条件可限制哪些 Cloud KMS 密钥可用于 CMEK 保护。如果您配置此限制条件，则使用 CMEK 加密的实例必须使用允许的项目、文件夹或组织中的密钥。
由于 Memorystore for Redis 和 Memorystore for Redis Cluster 共享同一端点 (redis.googleapis.com)，因此您无法在 Memorystore for Redis Cluster 中为实例单独强制执行 CMEK。
如需详细了解 Google 为 Memorystore for Redis 管理的与 CMEK 相关的组织政策限制条件，请参阅组织政策限制条件。
价格
Memorystore for Redis 对启用了 CMEK 的实例的计费方式与任何其他实例相同；不会产生额外的费用。如需了解详情，请参阅 Memorystore for Redis 价格。
您可以使用 Cloud KMS API 管理 CMEK。 创建启用了 CMEK 的实例时，Memorystore 会定期使用该密钥来加密数据。
当 Memorystore for Redis 使用相应密钥时，Cloud KMS 会向您收取该密钥的费用以及加密和解密操作的费用。如需了解详情，请参阅 Cloud KMS 价格。
限制
将 CMEK 与 Memorystore for Redis 搭配使用时，存在以下限制：
- 您无法在现有实例上启用 CMEK。
- 密钥、密钥环和实例必须位于同一区域中。
- 您必须为密钥使用对称加密算法。
- Cloud KMS 加密和解密费率受配额限制。
后续步骤
- 详细了解 CMEK。
- 了解如何使用 CMEK 增强数据安全性。
- 详细了解备份。
- 详细了解持久性。