在进行二进制搭建K8S集群前，我们需要梳理最磨人的一个点，就是各种各样的证书。 官方文档参考：https://kubernetes.io/docs/setup/certificates/ 一共有多少证书： 先从Etcd算起： 1、Etcd对外提供服务，要有一套etcd server证书 2、Etcd各节点之间进行通信，要有一套etcd peer证书 3、Kube-APIserver访问Etcd，要有一套etcd client证书 再算kubernetes： 4、Kube-APIserver对外提供服务，要有一套kube-apiserver server证书 5、kube-scheduler、kube-controller-manager、kube-proxy、kubelet和其他可能用到的组件，需要访问kube-APIserver，要有一套kube-APIserver client证书 6、kube-controller-manager要生成服务的service account，要有一对用来签署service account的证书(CA证书) 7、kubelet对外提供服务，要有一套kubelet server证书 8、kube-APIserver需要访问kubelet，要有一套kubelet client证书 加起来共8套，但是这里的“套”的含义我们需要理解。 同一个套内的证书必须是用同一个CA签署的，签署不同套里的证书的CA可以相同，也可以不同。例如，所有etcd server证书需要是同一个CA签署的，所有的etcd peer证书也需要是同一个CA签署的，而一个etcd server证书和一个etcd peer证书，完全可以是两个CA机构签署的，彼此没有任何关系。这算两套证书。 为什么同一个“套”内的证书必须是同一个CA签署的 原因在验证这些证书的一端。因为在要验证这些证书的一端，通常只能指定一个Root CA。这样一来，被验证的证书自然都需要是被这同一个Root CA对应的私钥签署，不然不能通过认证。 其实实际上，使用一套证书（都使用一套CA来签署）一样可以搭建出K8S，一样可以上生产，但是理清这些证书的关系，在遇到因为证书错误，请求被拒绝的现象的时候，不至于无从下手，而且如果没有搞清证书之间的关系，在维护或者解决问题的时候，贸然更换了证书，弄不好会把整个系统搞瘫。 TLS bootstrapping 简化kubelet证书制作 Kubernetes1.4版本引入了一组签署证书用的API。这组API的引入，使我们可以不用提前准备kubelet用到的证书。 官网地址：https://kubernetes.io/docs/tasks/tls/certificate-rotation/ 每个kubelet用到的证书都是独一无二的，因为它要绑定各自的IP地址，于是需要给每个kubelet单独制作证书，如果业务量很大的情况下，node节点会很多，这样一来kubelet的数量也随之增加，而且还会经常变动（增减Node）kubelet的证书制作就成为一件很麻烦的事情。使用TLS bootstrapping就可以省事儿很多。 工作原理：Kubelet第一次启动的时候，先用同一个bootstrap token作为凭证。这个token已经被提前设置为隶属于用户组system：bootstrappers，并且这个用户组的权限也被限定为只能用来申请证书。 用这个bootstrap token通过认证后，kubelet申请到属于自己的两套证书（kubelet server、kube-apiserver client for kubelet），申请成功后，再用属于自己的证书做认证，从而拥有了kubelet应有的权限。这样一来，就去掉了手动为每个kubelet准备证书的过程，并且kubelet的证书还可以自动轮替更新 参考文档： https://mritd.me/2018/01/07/kubernetes-tls-bootstrapping-note/ https://www.jianshu.com/p/bb973ab1029b kubelet证书为何不同 这样做是一个为了审计，另一个为了安全。 每个kubelet既是服务端（kube-apiserver需要访问kubelet），也是客户端（kubelet需要访问kube-apiserver），所以要有服务端和客户端两组证书。 服务端证书需要与服务器地址绑定，每个kubelet的地址都不相同，即使绑定域名也是绑定不同的域名，故服务端地址不同 客户端证书也不应相同，每个kubelet的认证证书与所在机器的IP绑定后，可以防止一个kubelet的认证证书泄露以后，使从另外的机器上伪造的请求通过验证。 安全方面，如果每个node上保留了用于签署证书的bootstrap token，那么bootstrap token泄漏以后，是不是可以随意签署证书了？安全隐患非常大。所以，kubelet启动成功以后，本地的bootstrap token需要被删除。 正式制作证书 虽然可以用多套证书，但是维护多套CA实在过于繁杂，这里还是用一个CA签署所有证书。 需要准备的证书： admin.pem ca.-key.pem ca.pem admin-key.pem admin.pem kube-scheduler-key.pem kube-scheduler.pem kube-controller-manager-key.pem kube-controller-manager.pem kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem kubernetes-key.pem kubernetes.pem 使用证书的组件如下： etcd：使用 ca.pem kubernetes-key.pem kubernetes.pem kube-apiserver：使用 ca.pem ca-key.pem kubernetes-key.pem kubernetes.pem kubelet：使用 ca.pem kube-proxy：使用 ca.pem kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem kubectl：使用 ca.pem admin-key.pem、admin.pem kube-controller-manager：使用 ca-key.pem ca.pem kube-controller-manager-key.pem kube-controller-manager.pem kube-scheduler: 使用 kube-scheduler-key.pem kube-scheduler.pem 我们使用CFSSL来制作证书，它是cloudflare开发的一个开源的PKI工具，是一个完备的CA服务系统，可以签署、撤销证书等，覆盖了一个证书的整个生命周期，后面只用到了它的命令行工具。 注：一般情况下，K8S中证书只需要创建一次，以后在向集群中添加新节点时只要将/etc/kubernetes/ssl目录下的证书拷贝到新节点上即可。 wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64 mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo 创建CA证书 创建证书配置文件 vim ca-config.json { "signing": { "default": { "expiry": "87600h" }, "profiles": { "kubernetes": { "usages": [ "signing", "key encipherment", "server auth", "client auth" ], "expiry": "87600h" } } } } 字段说明： ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；后续在签名证书时使用某个 profile； signing：表示该证书可以签名其他证书；生成的ca.pem证书中 CA=TRUE； server auth：表示client可以用该 CA 对server提供的证书进行验证； client auth：表示server可以用该CA对client提供的证书进行验证； expiry：过期时间 创建CA证书签名请求文件 vim ca-csr.json { "CN": "kubernetes", "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "k8s", "OU": "System" } ], "ca": { "expiry": "87600h" } } 字段说明： “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) 生成CA证书和私钥 cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca ls | grep ca ca-config.json ca.csr ca-csr.json ca-key.pem ca.pem 其中ca-key.pem是ca的私钥，ca.csr是一个签署请求，ca.pem是CA证书，是后面kubernetes组件会用到的RootCA。 创建kubernetes证书 在创建这个证书之前，先规划一下架构 k8s-master1 10.211.55.11 k8s-master2 10.211.55.12 k8s-master3 10.211.55.13 etcd01 10.211.55.11 etcd02 10.211.55.12 etcd03 10.211.55.13 VIP 10.211.55.8 创建kubernetes证书签名请求文件 vim kubernetes-csr.json { "CN": "kubernetes", "hosts": [ "127.0.0.1", "10.211.55.11", "10.211.55.12", "10.211.55.13", "10.211.55.8", "10.0.0.1", "k8s-master1", "k8s-master2", "k8s-master3", "etcd01", "etcd02", "etcd03", "kubernetes", "kube-api.wangdong.com", "kubernetes.default", "kubernetes.default.svc", "kubernetes.default.svc.cluster", "kubernetes.default.svc.cluster.local" ], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "k8s", "OU": "System" } ] } 字段说明： 如果 hosts 字段不为空则需要指定授权使用该证书的 IP 或域名列表。 由于该证书后续被 etcd 集群和 kubernetes master 集群使用，将etcd、master节点的IP都填上，同时还有service网络的首IP。(一般是 kube-apiserver 指定的 service-cluster-ip-range 网段的第一个IP，如 10.0.0.1) 三个etcd，三个master，以上物理节点的IP也可以更换为主机名。 生成kubernetes证书和私钥 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes ls |grep kubernetes kubernetes.csr kubernetes-csr.json kubernetes-key.pem kubernetes.pem 创建admin证书 创建admin证书签名请求文件 vim admin-csr.json { "CN": "admin", "hosts": [], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "system:masters", "OU": "System" } ] } 说明： 后续 kube-apiserver 使用 RBAC 对客户端(如 kubelet、kube-proxy、Pod)请求进行授权； kube-apiserver 预定义了一些 RBAC 使用的 RoleBindings，如 cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予了调用kube-apiserver 的所有 API的权限； O指定该证书的 Group 为 system:masters，kubelet 使用该证书访问 kube-apiserver 时 ，由于证书被 CA 签名，所以认证通过，同时由于证书用户组为经过预授权的 system:masters，所以被授予访问所有 API 的权限； 注：这个admin 证书，是将来生成管理员用的kube config 配置文件用的，现在我们一般建议使用RBAC 来对kubernetes 进行角色权限控制， kubernetes 将证书中的CN 字段 作为User， O 字段作为 Group 相关权限认证可以参考下面文章 https://mp.weixin.qq.com/s/XIkQdh5gnr-KJhuFHboNag 生成admin证书和私钥 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin ls | grep admin admin.csr admin-csr.json admin-key.pem admin.pem 创建kube-proxy证书 创建 kube-proxy 证书签名请求文件 vim kube-proxy-csr.json { "CN": "system:kube-proxy", "hosts": [], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "k8s", "OU": "System" } ] } 说明： CN 指定该证书的 User 为 system:kube-proxy； kube-apiserver 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； 该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空 生成kube-proxy证书和私钥 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy ls |grep kube-proxy kube-proxy.csr kube-proxy-csr.json kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem 创建kube-controoler-manager证书 创建 kube-controoler-manager 证书签名请求文件 vim kube-controller-manager-csr.json { "CN": "system:kube-controller-manager", "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "hosts": [ "127.0.0.1", "10.211.55.11", "10.211.55.12", "10.211.55.13", "k8s-master1", "k8s-master2", "k8s-master3" ], "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "system:kube-controller-manager", "OU": "system" } ] } 说明： hosts 列表包含所有 kube-controller-manager 节点 IP； CN 为 system:kube-controller-manager、O 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kube-controoller-manager证书和私钥 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 创建kube-scheduler证书 创建 kube-scheduler 证书签名请求文件 vim kube-scheduler-csr.json { "CN": "system:kube-scheduler", "hosts": [ "127.0.0.1", "10.211.55.11", "10.211.55.12", "10.211.55.13", "k8s-master1", "k8s-master2", "k8s-master3", ], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "system:kube-scheduler", "OU": "4Paradigm" } ] } 说明： hosts 列表包含所有 kube-scheduler 节点 IP； CN 为 system:kube-scheduler、O 为 system:kube-scheduler，kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-scheduler 将赋予 kube-scheduler 工作所需的权限。 经过上述操作，我们会用到如下文件 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json| cfssljson -bare kube-scheduler ls | grep pem admin-key.pem admin.pem ca-key.pem ca.pem kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem kubernetes-key.pem kubernetes.pem kube-controller-manager-key.pem kube-controller-manager.pem kube-scheduler-key.pem kube-scheduler.pem 查看证书信息： cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem 在搭建k8s集群的时候，将这些文件分发到至此集群中其他节点机器中即可。至此，TLS证书创建完毕 证书这块知道怎么生成、怎么用即可，建议暂时不必过多研究