kubernetes集群安装指南:创建CA证书及相关组件证书密钥-创新互联
在实际kubernetes应用场景中,集群内组件之间访问都是通过TLS双向认证安全访问,即https访问,所以在部署时,给kubernetes各个组件创建证书是必要的,这是因为没有https安全访问会导致集群间节点通信访问不安全,非法用户可以通过客户端操作,对集群资源非法操作,引起集群服务异常,甚至集群宕机。例如:非法操作etcd存储的数据,因此集群开启https访问双向认证是必要的。
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1.1 变量定义及各组件使用证书说明
环境变量
# 证书及密钥存放路径
SSL_BIN_PATH=/usr/local/cfssl
CA_DIR=/etc/k8s/ssl
# 外网和内网apiserver vip访问地址
VIP_KUBEAPI_OUTSIDE=192.168.20.100
VIP_KUBEAPI_INSIDE=10.10.10.100
# master集群各节点组件监听地址
MASTER1_IP=10.10.10.22
MASTER2_IP=10.10.10.23
MASTER3_IP=10.10.10.24
# etcd集群内各节点监听地址
ETCD1_IP=10.10.10.22
ETCD2_IP=10.10.10.23
ETCD3_IP=10.10.10.24
# kubernetes默认service发地址
CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP=10.254.0.1
证书认证域名
DOMAIN=mo9.com
证书使用说明
kube-apiserver组件:
使用 ca.pem、kubernetes.pem、kubernetes-key.pem、etcd公私钥证书、 metric公私钥等证书;
kube-controller-manager组件
使用 ca-key.pem, ca.pem, kuber-controller-manager公私钥等证书;
kube-scheduler组件:
使用ca.pem、kube-scheduler.pem、kube-scheduler-key.pem等证书;
kube-proxy组件:
使用 ca.pem、kube-proxy-key.pem、kube-proxy.pem等证书;
kubelet组件:
使用 ca.pem等证书;
kubectl组件:
使用 ca.pem、admin-key.pem、admin.pem等证书;
etcd组件:
使用 ca.pem、etcd-key.pem、etcd.pem等证书;
flannel组件:
使用ca.pem、flannel.pem、flannel-key.pem等证书;
备注说明:
本安装文档为所有的组件生成证书文件,实际情况下也可以选择部分组件共用某个证书或不选择开启https访问。如:etcd、flannel共用apiserver组件证书或不启用https访问,controller-manager,scheduler也可以基于http访问;
1.2 创建相关目录
mkdir -p $SSL_BIN_PATH
mkdir -p $CA_DIR
1.3 安装 cfssl 工具集
大多数情况下,kubernetes集群都是建立在自己的私有网络里,比如公有云vpc区域,自建数据中心等等,由于k8s所有相关组件都是需要TLS双向认证,合法证书机构大多都是提供ssl单向认证证书,所以必须自建CA根证书,并生成相应的公钥和私钥根证书,可以通过openssl或cfssl创建CA证书,这里以cfssl为例:
mkdir -p $SSL_BIN_PATH/bin > /dev/null 2>&1
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -P $SS_BINL_PATH/bin/
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -P $SSL_BIN__PATH/bin/
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -P $SSL_BIN_PATH/bin/
cd $SSL_BIN_PATH/bin/
mv cfssl_linux-amd64 cfssl && mv cfssljson_linux-amd64 cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 cfssl-certinfo
chmod +x * && ln -sf $SSL_BIN_PATH/bin/cfssl* /usr/local/bin/
2. 创建相关证书
2.1 创建根证书 (CA)
CA 证书是集群所有节点共享的,只需要创建一个 CA 证书,后续创建的所有证书都由它签名。
创建CA配置文件
CA 配置文件用于配置根证书的使用场景 (profile) 和具体参数 (usage,过期时间、服务端认证、客户端认证、加密等),后续在签名其它证书时需要指定特定场景。
cat >$CA_DIR/ca-config.json<
- signing:表示该证书可用于签名其它证书,生成的 ca.pem 证书 中 CA=TRUE;
- server auth:表示 client 可以用该该证书对 server 提供的证书进行验证;
- client auth:表示 server 可以用该该证书对 client 提供的证书进行验证;
- expiry 表示证书使用时间,即30年;
创建CA证书签名请求文件
cat >$CA_DIR/ca-csr.json<
- CN:Common Name,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名 (User Name),浏览器使用该字段验证网站是否合法;
- O:Organization,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组 (Group);
- kube-apiserver 将提取的 User、Group 作为 RBAC 授权的用户标识;
生成 CA 证书公钥和私钥
cd $CA_DIR
cfssl gencert --initca=true ca-csr.json | cfssljson --bare ca
2.2 创建kubernetes公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat >$CA_DIR/kubernetes-csr.json << EOF
{
"CN": "kubernetes",
"hosts": [
"127.0.0.1",
"${MASTER1_IP}",
"${MASTER2_IP}",
"${MASTER3_IP}",
"${VIP_KUBEAPI_INSIDE}",
"${VIP_KUBEAPI_OUTSIDE}",
"${CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP}",
"*.${DOMAIN}",
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "ShangHai",
"L": "SahgnHai",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
- apiserver需要开启https访问,需要使用到服务端证书,所以需要指定host字段,哪些域名或IP使用;
- hosts 字段指定授权使用该证书的 IP 和域名列表,这里列出了 master 节点 IP、kubernetes 服务的 IP 和域名;
- kubernetes证书也叫kube-apiserver证书,也可以定义为kube-apiserver证书;
- 如果需要额外指定域名,请使用泛域名方式填写,即域名型证书要求,填写对应的域名即可;
- kubernetes 服务 IP 是 apiserver 自动创建的,一般是 --service-cluster-ip-range 参数指定的网段的第一个IP,后续可以通过下面命令获取:
$ kubectl get svc kubernetes
NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes 10.254.0.1 443/TCP 1d
- kubernetes中默认的server-cluster ip以10.254.0.0开头,如需要其他网络请在apiserver配置中指定;
生成证书公钥和私钥
cd $CA_DIR
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
2.3 创建kube-controller-manager证书公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat > $CA_DIR/kube-controller-manager-csr.json <
- kube-controller-manager开启https访问,需要使用到服务端证书,所以需要指定host字段,哪些IP使用;
- hosts 列表包含所有 kube-controller-manager 节点 IP,否则无法认证;
- CN 和 O 均为 system:kube-controller-manager,kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-controller-manager 赋予 kube-controller-manager 工作所需的权限。
生成证书公钥和私钥
cd $CA_DIR
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager
2.4 创建kube-scheduler证书公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat > $CA_DIR/kube-scheduler-csr.json <
- kube-scheduler开启https访问,需要使用到服务端证书,所以需要指定host字段,IP使用;
- hosts 列表包含所有 kube-scheduler 节点 IP,否则无法认证;
- CN 和 O 均为 system:kube-scheduler,kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-scheduler 将赋予 kube-scheduler 工作所需的权限;
生成证书公钥和私钥
cd $CA_DIR
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler
2.5 创建kube-proxy证书公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat > $CA_DIR/kube-proxy-csr.json << EOF
{
"CN": "system:kube-proxy",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "ShangHai",
"L": "SahgnHai",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
- 该证书只会被 kube-proxy 当做 client 证书链接apiserver使用,所以 hosts 字段为空;
- CN:指定该证书的 User 为 system:kube-proxy;
- 预定义的 RoleBinding system:node-proxier 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier 绑定,该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限;
生成证书公钥和私钥
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
2.6 创建kubectl证书公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat > $CA_DIR/admin-csr.json << EOF
{
"CN": "admin",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "ShangHai",
"L": "SahgnHai",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
- 该证书只会被 kubectl 当做 client 证书链接apiserver使用,所以 hosts 字段为空;
- O 为 system:masters,kube-apiserver 收到该证书后将请求的 Group 设置为 system:masters;
- 预定义的 ClusterRoleBinding cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定,该 Role 授予所有 API的权限;
- kubectl证书为集群高权限证书,对集群所有的资源都有root权限,所以请谨慎存放;
生成证书公钥和私钥
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
admin-csr.json | cfssljson -bare admin
2.7 创建etcd证书公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat > $CA_DIR/etcd-csr.json << EOF
{
"CN": "etcd",
"hosts": [
"127.0.0.1",
"${ETCD1_IP}",
"${ETCD2_IP}",
"${ETCD3_IP}"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "ShangHai",
"L": "SahgnHai",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
- etcd开启https访问,需要用到服务端证书,所以需要指定哪些IP使用该证书
- hosts 字段指定授权使用该证书的 etcd 节点 IP 或域名列表,需要将 etcd 集群的三个节点 IP 都列在其中;
生成证书公钥和私钥
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd
2.8 创建网络插件(Flannel)证书公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat > $CA_DIR/flannel-csr.json << EOF
{
"CN": "flanneld",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "ShangHai",
"L": "ShangHai",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
- flanneld 从 etcd 集群存取网段分配信息,而 etcd 集群启用了双向 x509 证书认证,所以需要为 flanneld 生成证书和私钥用于认证etcd安全访问。
- 该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用,所以 hosts 字段为空;
生成证书公钥和私钥
cd $CA_DIR
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
flannel-csr.json | cfssljson -bare flannel
2.9 创建metric server证书公钥和私钥
创建证书签名请求:
cat > $CA_DIR/proxy-client-csr.json <
- CN 名称需要位于 kube-apiserver 的 --requestheader-allowed-names 参数中,否则后续访问 metrics 时会提示权限不足。
生成证书公钥和私钥
cd $CA_DIR
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes \
proxy-client-csr.json | cfssljson -bare proxy-client
2.10 删除签名请求相关文件(可选)
cd $CA_DIR
rm -rf *csr* && rm -rf *json
chmod 666 *
3 同步证书
- master节点
同步master节点所有组件(apiserver,controller-manager,scheduler)、flannel证书、etcd证书、metric证书,ca证书;ansible master_k8s_vgs -m \ synchronize -a " src=${CA_DIR} dest=${CA_DIR}/ mode=push delete=yes rsync_opts=-avz'" -b ansible master_k8s_vgs -m shell -a "chmod 666 ${CA_DIR}/*" -b ansible master_k8s_vgs -m shell -a "cd ${CA_DIR} && rm -rf kube-proxy*" -b
- worker节点
同步worker节点所有证书(kube-proxy证书),flannel证书,ca证书公钥ansible worker_k8s_vgs -m copy -a " src=${CA_DIR}/ca.pem dest=${CA_DIR}/" -b ansible worker_k8s_vgs -m copy -a " src=${CA_DIR}/flannel.pem dest=${CA_DIR}/" -b ansible worker_k8s_vgs -m copy -a " src=${CA_DIR}/flannel-key.pem dest=${CA_DIR}/" -b
备注:
- ansible部分在上一小节已经配置完成,此处使用同步模块,将证书同步到各个节点服务;
- 如果组件需要开启https访问才需要将对应的证书文件拷贝到对应的组件所在的节点上,worker节点只需要kubeconfig认证文件以及flannel等证书,kube-apiserver会自动为kubelet轮转证书;
证书创建内容基本完成,关于tls证书双向认证请自行查阅文档,创建完成证书后,还需要创建各组件认证文件,请参阅下一节:kubernetes集群安装指南:客户端安装及各组件认证文件创建
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网站标题:kubernetes集群安装指南:创建CA证书及相关组件证书密钥-创新互联
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