PKI 证书和要求

Kubernetes 需要 PKI 证书才能进行基于 TLS 的身份验证。如果你是使用 kubeadm 安装的 Kubernetes， 则会自动生成集群所需的证书。你还可以生成自己的证书。 例如，不将私钥存储在 API 服务器上，可以让私钥更加安全。此页面说明了集群必需的证书。

集群是如何使用证书的

Kubernetes 需要 PKI 才能执行以下操作：

  • Kubelet 的客户端证书，用于 API 服务器身份验证
  • Kubelet 服务端证书， 用于 API 服务器与 Kubelet 的会话
  • API 服务器端点的证书
  • 集群管理员的客户端证书，用于 API 服务器身份认证
  • API 服务器的客户端证书，用于和 Kubelet 的会话
  • API 服务器的客户端证书，用于和 etcd 的会话
  • 控制器管理器的客户端证书或 kubeconfig，用于和 API 服务器的会话
  • 调度器的客户端证书或 kubeconfig，用于和 API 服务器的会话
  • 前端代理的客户端及服务端证书

说明：

只有当你运行 kube-proxy 并要支持扩展 API 服务器时， 才需要 front-proxy 证书。

etcd 还实现了双向 TLS 来对客户端和对其他对等节点进行身份验证。

证书存放的位置

假如通过 kubeadm 安装 Kubernetes，大多数证书都存储在 /etc/kubernetes/pki。 本文档中的所有路径都是相对于该目录的，但用户账户证书除外，kubeadm 将其放在 /etc/kubernetes 中。

手动配置证书

如果你不想通过 kubeadm 生成这些必需的证书，你可以使用一个单一的根 CA 来创建这些证书或者直接提供所有证书。 参见证书以进一步了解创建自己的证书机构。 关于管理证书的更多信息，请参见使用 kubeadm 进行证书管理。

单根 CA

你可以创建由管理员控制的单根 CA。该根 CA 可以创建多个中间 CA，并将所有进一步的创建委托给 Kubernetes。

需要这些 CA：

路径默认 CN描述
ca.crt,keykubernetes-caKubernetes 通用 CA
etcd/ca.crt,keyetcd-ca与 etcd 相关的所有功能
front-proxy-ca.crt,keykubernetes-front-proxy-ca用于前端代理

上面的 CA 之外，还需要获取用于服务账户管理的密钥对，也就是 sa.key 和 sa.pub。

下面的例子说明了上表中所示的 CA 密钥和证书文件。

  1. /etc/kubernetes/pki/ca.crt
  2. /etc/kubernetes/pki/ca.key
  3. /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
  4. /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.key
  5. /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
  6. /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.key

所有的证书

如果你不想将 CA 的私钥拷贝至你的集群中，你也可以自己生成全部的证书。

需要这些证书：

默认 CN父级 CAO（位于 Subject 中）kind主机 (SAN)
kube-etcdetcd-caserver, client<hostname>, <Host_IP>, localhost, 127.0.0.1
kube-etcd-peeretcd-caserver, client<hostname>, <Host_IP>, localhost, 127.0.0.1
kube-etcd-healthcheck-clientetcd-caclient
kube-apiserver-etcd-clientetcd-caclient
kube-apiserverkubernetes-caserver<hostname>, <Host_IP>, <advertise_IP>, [1]
kube-apiserver-kubelet-clientkubernetes-casystem:mastersclient
front-proxy-clientkubernetes-front-proxy-caclient

[1]: 用来连接到集群的不同 IP 或 DNS 名 （就像 kubeadm 为负载均衡所使用的固定 IP 或 DNS 名：kubernetes、kubernetes.default、kubernetes.default.svc、 kubernetes.default.svc.cluster、kubernetes.default.svc.cluster.local）。

其中 kind 对应一种或多种类型的 x509 密钥用途，也可记录在 CertificateSigningRequest 类型的 .spec.usages 中：

kind密钥用途
server数字签名、密钥加密、服务端认证
client数字签名、密钥加密、客户端认证

说明：

上面列出的 Hosts/SAN 是推荐的配置方式；如果需要特殊安装，则可以在所有服务器证书上添加其他 SAN。

说明：

对于 kubeadm 用户：

  • 不使用私钥，将证书复制到集群 CA 的方案，在 kubeadm 文档中将这种方案称为外部 CA。
  • 如果将以上列表与 kubeadm 生成的 PKI 进行比较，你会注意到，如果使用外部 etcd，则不会生成 kube-etcd、kube-etcd-peer 和 kube-etcd-healthcheck-client 证书。

证书路径

证书应放置在建议的路径中（以便 kubeadm 使用）。无论使用什么位置，都应使用给定的参数指定路径。

默认 CN建议的密钥路径建议的证书路径命令密钥参数证书参数
etcd-caetcd/ca.keyetcd/ca.crtkube-apiserver—etcd-cafile
kube-apiserver-etcd-clientapiserver-etcd-client.keyapiserver-etcd-client.crtkube-apiserver—etcd-keyfile—etcd-certfile
kubernetes-caca.keyca.crtkube-apiserver—client-ca-file
kubernetes-caca.keyca.crtkube-controller-manager—cluster-signing-key-file—client-ca-file, —root-ca-file, —cluster-signing-cert-file
kube-apiserverapiserver.keyapiserver.crtkube-apiserver—tls-private-key-file—tls-cert-file
kube-apiserver-kubelet-clientapiserver-kubelet-client.keyapiserver-kubelet-client.crtkube-apiserver—kubelet-client-key—kubelet-client-certificate
front-proxy-cafront-proxy-ca.keyfront-proxy-ca.crtkube-apiserver—requestheader-client-ca-file
front-proxy-cafront-proxy-ca.keyfront-proxy-ca.crtkube-controller-manager—requestheader-client-ca-file
front-proxy-clientfront-proxy-client.keyfront-proxy-client.crtkube-apiserver—proxy-client-key-file—proxy-client-cert-file
etcd-caetcd/ca.keyetcd/ca.crtetcd—trusted-ca-file, —peer-trusted-ca-file
kube-etcdetcd/server.keyetcd/server.crtetcd—key-file—cert-file
kube-etcd-peeretcd/peer.keyetcd/peer.crtetcd—peer-key-file—peer-cert-file
etcd-caetcd/ca.crtetcdctl—cacert
kube-etcd-healthcheck-clientetcd/healthcheck-client.keyetcd/healthcheck-client.crtetcdctl—key—cert

注意事项同样适用于服务帐户密钥对：

私钥路径公钥路径命令参数
sa.keykube-controller-manager—service-account-private-key-file
sa.pubkube-apiserver—service-account-key-file

下面的例子展示了自行生成所有密钥和证书时所需要提供的文件路径。 这些路径基于前面的表格。

  1. /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.key
  2. /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
  3. /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.key
  4. /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.crt
  5. /etc/kubernetes/pki/ca.key
  6. /etc/kubernetes/pki/ca.crt
  7. /etc/kubernetes/pki/apiserver.key
  8. /etc/kubernetes/pki/apiserver.crt
  9. /etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.key
  10. /etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.crt
  11. /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.key
  12. /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
  13. /etc/kubernetes/pki/front-proxy-client.key
  14. /etc/kubernetes/pki/front-proxy-client.crt
  15. /etc/kubernetes/pki/etcd/server.key
  16. /etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt
  17. /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key
  18. /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt
  19. /etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key
  20. /etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt
  21. /etc/kubernetes/pki/sa.key
  22. /etc/kubernetes/pki/sa.pub

为用户帐户配置证书

你必须手动配置以下管理员帐户和服务帐户：

文件名凭据名称默认 CNO (位于 Subject 中)
admin.confdefault-adminkubernetes-adminsystem:masters
kubelet.confdefault-authsystem:node:<nodeName> （参阅注释）system:nodes
controller-manager.confdefault-controller-managersystem:kube-controller-manager
scheduler.confdefault-schedulersystem:kube-scheduler

说明：

kubelet.conf 中 <nodeName> 的值 必须 与 kubelet 向 apiserver 注册时提供的节点名称的值完全匹配。 有关更多详细信息，请阅读节点授权。

  1. 对于每个配置，请都使用给定的 CN 和 O 生成 x509 证书/密钥偶对。

  2. 为每个配置运行下面的 kubectl 命令：

  1. KUBECONFIG=<filename> kubectl config set-cluster default-cluster --server=https://<host ip>:6443 --certificate-authority <path-to-kubernetes-ca> --embed-certs
  2. KUBECONFIG=<filename> kubectl config set-credentials <credential-name> --client-key <path-to-key>.pem --client-certificate <path-to-cert>.pem --embed-certs
  3. KUBECONFIG=<filename> kubectl config set-context default-system --cluster default-cluster --user <credential-name>
  4. KUBECONFIG=<filename> kubectl config use-context default-system

这些文件用途如下：

文件名命令说明
admin.confkubectl配置集群的管理员
kubelet.confkubelet集群中的每个节点都需要一份
controller-manager.confkube-controller-manager必需添加到 manifests/kube-controller-manager.yaml 清单中
scheduler.confkube-scheduler必需添加到 manifests/kube-scheduler.yaml 清单中

下面是前表中所列文件的完整路径。

  1. /etc/kubernetes/admin.conf
  2. /etc/kubernetes/kubelet.conf
  3. /etc/kubernetes/controller-manager.conf
  4. /etc/kubernetes/scheduler.conf