使用 kubeadm 进行证书管理

FEATURE STATE: Kubernetes v1.15 [stable]

由 kubeadm 生成的客户端证书在 1 年后到期。 本页说明如何使用 kubeadm 管理证书续订。

准备开始

你应该熟悉 Kubernetes 中的 PKI 证书和要求。

使用自定义的证书

默认情况下, kubeadm 会生成运行一个集群所需的全部证书。 你可以通过提供你自己的证书来改变这个行为策略。

如果要这样做, 你必须将证书文件放置在通过 --cert-dir 命令行参数或者配置文件里的 CertificatesDir 配置项指明的目录中。默认的值是 /etc/kubernetes/pki。

如果在运行 kubeadm init 之前存在给定的证书和私钥对，kubeadm 将不会重写它们。 例如，这意味着您可以将现有的 CA 复制到 /etc/kubernetes/pki/ca.crt 和 /etc/kubernetes/pki/ca.key 中，而 kubeadm 将使用此 CA 对其余证书进行签名。

外部 CA 模式

只提供了 ca.crt 文件但是不提供 ca.key 文件也是可以的 (这只对 CA 根证书可用，其它证书不可用)。 如果所有的其它证书和 kubeconfig 文件已就绪， kubeadm 检测到满足以上条件就会激活 “外部 CA” 模式。kubeadm 将会在没有 CA 密钥文件的情况下继续执行。

否则, kubeadm 将独立运行 controller-manager，附加一个 --controllers=csrsigner 的参数，并且指明 CA 证书和密钥。

检查证书是否过期

你可以使用 check-expiration 子命令来检查证书是否过期

  1. kubeadm alpha certs check-expiration

输出类似于以下内容：

  1. CERTIFICATE                EXPIRES                  RESIDUAL TIME   CERTIFICATE AUTHORITY   EXTERNALLY MANAGED
  2. admin.conf                 Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d                                    no
  3. apiserver                  Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            ca                      no
  4. apiserver-etcd-client      Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
  5. apiserver-kubelet-client   Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            ca                      no
  6. controller-manager.conf    Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d                                    no
  7. etcd-healthcheck-client    Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
  8. etcd-peer                  Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
  9. etcd-server                Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
  10. front-proxy-client         Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            front-proxy-ca          no
  11. scheduler.conf             Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d                                    no
  13. CERTIFICATE AUTHORITY   EXPIRES                  RESIDUAL TIME   EXTERNALLY MANAGED
  14. ca                      Dec 28, 2029 23:36 UTC   9y              no
  15. etcd-ca                 Dec 28, 2029 23:36 UTC   9y              no
  16. front-proxy-ca          Dec 28, 2029 23:36 UTC   9y              no

该命令显示 /etc/kubernetes/pki 文件夹中的客户端证书以及 kubeadm 使用的 KUBECONFIG 文件中嵌入的客户端证书的到期时间/剩余时间。

另外， kubeadm 会通知用户证书是否由外部管理； 在这种情况下，用户应该小心的手动/使用其他工具来管理证书更新。

`

警告： kubeadm` 不能管理由外部 CA 签名的证书

说明： 上面的列表中没有包含 kubelet.conf 因为 kubeadm 将 kubelet 配置为自动更新证书。

警告：

在通过 kubeadm init 创建的节点上，在 kubeadm 1.17 版本之前有一个 缺陷，该缺陷 使得你必须手动修改 kubelet.conf 文件的内容。 kubeadm init 操作结束之后，你必须更新 kubelet.conf 文件 将 client-certificate-data 和 client-key-data 改为如下所示的内容 以便使用轮换后的 kubelet 客户端证书：

  1. client-certificate: /var/lib/kubelet/pki/kubelet-client-current.pem
  2. client-key: /var/lib/kubelet/pki/kubelet-client-current.pem

自动更新证书

kubeadm 会在控制面 升级 的时候更新所有证书。

这个功能旨在解决最简单的用例；如果你对此类证书的更新没有特殊要求， 并且定期执行 Kubernetes 版本升级（每次升级之间的间隔时间少于 1 年）， 则 kubeadm 将确保你的集群保持最新状态并保持合理的安全性。

说明： 最佳的做法是经常升级集群以确保安全。

如果你对证书更新有更复杂的需求，则可通过将 --certificate-renewal=false 传递给 kubeadm upgrade apply 或者 kubeadm upgrade node，从而选择不采用默认行为。

警告： kubeadm 在 1.17 版本之前有一个缺陷， 该缺陷导致 kubeadm update node 执行时 --certificate-renewal 的默认值被设置为 false。 在这种情况下，你需要显式地设置 --certificate-renewal=true。

手动更新证书

你能随时通过 kubeadm alpha certs renew 命令手动更新你的证书。

此命令用 CA （或者 front-proxy-CA ）证书和存储在 /etc/kubernetes/pki 中的密钥执行更新。

警告： 如果你运行了一个 HA 集群，这个命令需要在所有控制面板节点上执行。

说明： alpha certs renew 使用现有的证书作为属性 (Common Name、Organization、SAN 等) 的权威来源， 而不是 kubeadm-config ConfigMap 。强烈建议使它们保持同步。

Kubernetes 证书通常在一年后到期。

kubeadm alpha certs renew 提供下列选项

  • --csr-only 可用于经过一个外部 CA 生成的证书签名请求来更新证书（无需实际替换更新证书）； 更多信息请参见下节。
  • 可以更新单个证书而不是全部证书。

用 Kubernetes 证书 API 更新证书

本节提供有关如何使用 Kubernetes 证书 API 执行手动证书更新的更多详细信息。

注意： 这些是针对需要将其组织的证书基础结构集成到 kubeadm 构建的集群中的用户的高级主题。 如果默认的 kubeadm 配置满足了你的需求，则应让 kubeadm 管理证书。

设置一个签名者（Signer）

Kubernetes 证书颁发机构不是开箱即用。 你可以配置外部签名者，例如 cert-manager， 也可以使用内置签名者。 内置签名者是 kube-controller-manager 的一部分。 要激活内置签名者，请传递--cluster-signing-cert-file 和 --cluster-signing-key-file参数。

这个内置签名者是 [kube-controller-manager][kcm] 的一部分。 要激活内置签名者，必须传递 --cluster-signing-cert-file 和 --cluster-signing-key-file 参数。

如果你正在正在创建一个新的集群，你可以使用 kubeadm 的 配置文件。

  1. apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
  2. kind: ClusterConfiguration
  3. controllerManager:
  4.   extraArgs:
  5.     cluster-signing-cert-file: /etc/kubernetes/pki/ca.crt
  6.     cluster-signing-key-file: /etc/kubernetes/pki/ca.key

创建证书签名请求 (CSR)

你可以用 kubeadm alpha certs renew --use-api 为 Kubernetes 证书 API 创建一个证书签名请求。

如果你设置例如 cert-manager 等外部签名者，证书签名请求（CSRs）会被自动批准。 否则，你必须使用 kubectl certificate 命令手动批准证书。 以下 kubeadm 命令输出要批准的证书名称，然后阻塞等待批准发生：

  1. sudo kubeadm alpha certs renew apiserver --use-api &

输出类似于以下内容：

  1. [1] 2890
  2. [certs] certificate request "kubeadm-cert-kube-apiserver-ld526" created

批准证书签名请求 (CSR)

如果你设置了一个外部签名者， 证书签名请求 (CSRs) 会自动被批准。

否则，你必须用 kubectl certificate 命令手动批准证书，例如：

  1. kubectl certificate approve kubeadm-cert-kube-apiserver-ld526

输出类似于以下内容：

  1. certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/kubeadm-cert-kube-apiserver-ld526 approved

你可以使用 kubectl get csr 查看待处理证书列表。

通过外部 CA 更新证书

本节提供有关如何使用外部 CA 执行手动更新证书的更多详细信息。

为了更好的与外部 CA 集成，kubeadm 还可以生成证书签名请求（CSR）。 CSR 表示向 CA 请求客户的签名证书。 在 kubeadm 术语中，通常由磁盘 CA 签名的任何证书都可以作为 CSR 生成。但是，CA 不能作为 CSR 生成。

创建证书签名请求 (CSR)

你可以通过 kubeadm alpha certs renew --csr-only 命令创建证书签名请求。

CSR 和随附的私钥都在输出中给出。 你可以传入一个带有 --csr-dir 的目录，将 CRS 输出到指定位置。 如果未指定 --csr-dir ，则使用默认证书目录( /etc/kubernetes/pki )。

证书可以通过 kubeadm alpha certs renew --csr-only 来续订。 和 kubeadm init 一样，可以使用 --csr-dir 标志指定一个输出目录。

CSR 签署证书后，必须将证书和私钥复制到 PKI 目录（默认情况下为 /etc/kubernetes/pki）。

CSR 中包含一个证书的名字，域和 IP，但是未指定用法。 颁发证书时，CA 有责任指定正确的证书用法

使用首选方法对证书签名后，必须将证书和私钥复制到 PKI 目录（默认为 /etc/kubernetes/pki ）。

证书机构（CA）轮换

kubeadm 并不直接支持对 CA 证书的轮换或者替换。

关于手动轮换或者置换 CA 的更多信息，可参阅 手动轮换 CA 证书。