附025.kubeadm部署Kubernetes更新證書

木二發表於2020-07-24

一檢視證書

1.1 檢視過期時間-方式一

  1 [root@master01 ~]# tree /etc/kubernetes/pki/
  2 [root@master01 ~]# for tls in `find /etc/kubernetes/pki -maxdepth 2 -name "*.crt"`; \
  3 do echo ===============$tls===============; \
  4 openssl x509 -in $tls -text| grep Not; \
  5 done

1.1 檢視過期時間-方式二

  1 [root@master01 ~]# tree /etc/kubernetes/pki/

  1 [root@master01 ~]# kubeadm alpha certs check-expiration

提示：由上可知，根證書有效期為10年，其他所有證書有效期為1年。

二證書類別

2.1 叢集根證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/ca*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.1K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/ca.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/ca.key

由此叢集根證書籤發的證書有：

kube-apiserver 元件持有的服務端證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/apiserver.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.3K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/apiserver.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/apiserver.key

kubelet 元件持有的客戶端證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.1K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.key

提示：kubelet的/var/lib/kubelet/config.yaml配置檔案中一般不會明確指定服務端證書，而是隻指定 ca 根證書, 讓 kubelet 根據本地主機資訊自動生成服務端證書並儲存到配置的cert-dir資料夾中。

2.2 匯聚層證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.1K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.key

由此匯聚層根證書籤發的證書有：

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/front-proxy-client.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.1K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/front-proxy-client.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/front-proxy-client.key
  4

2.3 etcd叢集根證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1017 Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.key
  4

由此etcd根證書籤發的證書有：

etcd server服務端證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/etcd/server.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.2K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/server.key
  4

etcd 叢集中peer節點互相通訊使用的客戶端證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.2K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key
  4

pod 中定義 Liveness 探針使用的客戶端證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.1K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key
  4

配置在 kube-apiserver 中用來與 etcd server 做雙向認證的客戶端證書

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.*
  2 -rw-r--r-- 1 root root 1.1K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.crt
  3 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.key
  4

2.4 Serveice Account金鑰

  1 [root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/sa.*
  2 -rw------- 1 root root 1.7K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/sa.key
  3 -rw------- 1 root root  451 Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/sa.pub
  4

Serveice Account金鑰對僅提供給 kube-controller-manager 使用. kube-controller-manager 通過 sa.key 對 token 進行簽名, master 節點通過公鑰 sa.pub 進行簽名的驗證。

延伸：API Server身份驗證過程：

API Server的authenticating環節支援多種身份校驗方式：client cert、bearer token、static password auth等，這些方式中只要有一種方式通過authenticating（Kubernetes API Server會逐個方式嘗試），那麼身份校驗就會通過。

一旦API Server發現client發起的request使用的是service account token的方式，API Server就會自動採用signed bearer token方式進行身份校驗。而request則使用攜帶的service account token參與驗證。該token是API Server在建立service account時用API server啟動引數：–service-account-key-file的值簽署(sign)生成的。如果–service-account-key-file未傳入任何值，那麼將預設使用–tls-private-key-file的值，即API Server的私鑰（server.key）。

通過authenticating後，API Server將根據Pod username所在的group：system:serviceaccounts和system:serviceaccounts:(NAMESPACE)的許可權對其進行authority 和admission control兩個環節的處理。在這兩個環節中，cluster管理員可以對service account的許可權進行細化設定。

kubeadm 建立的叢集，kube-proxy、flannel、coreDNS是以 pod 形式執行的，在 pod 中，直接使用 service account 與 kube-apiserver 進行認證，此時就不需要再單獨為 kube-proxy 建立證書。

三更新證書方法一

提示：此方式採用kubeadm預設延期1年時間的策略，若要自定義更長時間，如100年，才開步驟四。

3.1 備份叢集配置

  1 [root@master01 ~]# kubeadm config view > kubeadm-cluster.yaml

3.2 更新證書

  1 [root@master01 ~]# kubeadm alpha certs renew --help		#檢視幫助

提示：由help可知，證書更新可針對單個證書更新。

  1 [root@master01 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml	#更新所有證書

  1 [root@master01 ~]# kubeadm alpha certs check-expiration		#確認驗證

  1 [root@master01 ~]# scp -rp kubeadm-cluster.yaml root@master02:/root/
  2 [root@master01 ~]# scp -rp kubeadm-cluster.yaml root@master03:/root/
  3 [root@master02 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
  4 [root@master03 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
  5

提示：更新操作需要在所有master節點執行。

3.3 啟用證書

在三臺Master上執行重啟kube-apiserver、kube-controller、kube-scheduler、etcd這4個容器，以便使證書生效。

  1 [root@master01 ~]# docker ps |grep -E 'k8s_kube-apiserver|k8s_kube-controller-manager|k8s_kube-scheduler|k8s_etcd_etcd' | awk -F ' ' '{print $1}' |xargs docker restart
  2 [root@master02 ~]# docker ps |grep -E 'k8s_kube-apiserver|k8s_kube-controller-manager|k8s_kube-scheduler|k8s_etcd_etcd' | awk -F ' ' '{print $1}' |xargs docker restart
  3 [root@master03 ~]# docker ps |grep -E 'k8s_kube-apiserver|k8s_kube-controller-manager|k8s_kube-scheduler|k8s_etcd_etcd' | awk -F ' ' '{print $1}' |xargs docker restart

提示：啟用操作需要在所有master節點執行。

四更新證書方法二

提示：此方式採用編譯kubeadm原始碼，原始碼中自定義證書時間，如100年。

4.1 備份叢集配置

  1 [root@master01 ~]# kubeadm config view > kubeadm-cluster.yaml

4.2 檢視當前版本

  1 [root@master01 ~]# kubectl version

4.3 獲取原始碼

  1 [root@master01 ~]# wget https://github.com/kubernetes/kubernetes/archive/v1.18.3.tar.gz
  2 [root@master01 ~]# tar -zxvf v1.18.3.tar.gz
  3

4.4 修改CA證書時間

  1 [root@master01 ~]# vi kubernetes-1.18.3/staging/src/k8s.io/client-go/util/cert/cert.go
  2 ……
  3  57 func NewSelfSignedCACert(cfg Config, key crypto.Signer) (*x509.Certificate, error) {
  4 ……
  5  65         NotBefore:             now.UTC(),
  6  66         NotAfter:              now.Add(duration365d * 100).UTC(),
  7 ……

提示：ca證書最大時間限定為100年，若要將最大時限也延長，可在cert.go中修改如下maxAge值：

maxAge := time.Hour * 24 * 365 * 10

4.5 修改其他證書時間

  1 [root@master01 ~]# vi kubernetes-1.18.3/cmd/kubeadm/app/constants/constants.go
  2 ……
  3  39 const (
  4  48     // CertificateValidity defines the validity for all the signed certificates generated by kubeadm
  5  49     CertificateValidity = time.Hour * 24 * 365 * 100
  6 ……
  7 [root@master01 kubernetes-1.18.3]# cat build/build-image/cross/VERSION
  8 v1.13.9-5					#使用官方corss版本

4.6 編譯kubeadm方式一

  1 [root@master01 kubernetes-1.18.3]# docker pull us.gcr.io/k8s-artifacts-prod/build-image/kube-cross:v1.13.9-5
  2 [root@master01 ~]# docker run --rm -v /root/kubernetes-1.18.3/:/go/src/k8s.io/kubernetes -it us.gcr.io/k8s-artifacts-prod/build-image/kube-cross:v1.13.9-5 bash
  3 root@51e96585ea73:/go# cd /go/src/k8s.io/kubernetes
  4 root@51e96585ea73:/go/src/k8s.io/kubernetes# make all WHAT=cmd/kubeadm GOFLAGS=-v

提示：若要編譯其他命令，可參考如下：

# 編譯kubelet
# make all WHAT=cmd/kubelet GOFLAGS=-v

# 編譯kubectl
# make all WHAT=cmd/kubectl GOFLAGS=-v

#編譯完命令在 _output/bin/kubeadm 目錄下，

#其中bin是使用了軟連線

#真實路徑是_output/local/bin/linux/amd64/kubeadm

  1 root@51e96585ea73:/go/src/k8s.io/kubernetes# exit			#退出容器
  2 [root@master01 ~]# mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup	#備份原kubeadm
  3 [root@master01 ~]# cp kubernetes-1.18.3/_output/local/bin/linux/amd64/kubeadm /usr/bin/kubeadm
  4 [root@master01 ~]# kubeadm version		#檢視版本
  5

4.7 編譯kubeadm方式二

  1 [root@master01 ~]# yum -y install gcc make rsync jq
  2 [root@master01 ~]# wget https://dl.google.com/go/go1.13.9.linux-amd64.tar.gz
  3 [root@master01 ~]# tar zxvf go1.13.9.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/
  4 [root@master01 ~]# vi /etc/profile.d/goenv.sh
  5 #go setting
  6 export GOROOT=/usr/local/go
  7 export GOPATH=/usr/local/gopath
  8 export PATH=$PATH:$GOROOT/bin
  9 [root@master01 ~]# source /etc/profile
 10 [root@master01 ~]# go version
 11 go version go1.13.9 linux/amd64
 12 [root@master01 ~]# cd kubernetes-1.18.3/
 13 [root@master01 kubernetes-1.18.3]# make all WHAT=cmd/kubeadm GOFLAGS=-v
 14 [root@master01 kubernetes-1.18.3]# mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup	#備份原kubeadm
 15 [root@master01 kubernetes-1.18.3]# cp _output/local/bin/linux/amd64/kubeadm /usr/bin/kubeadm

4.8 備份叢集配置

  1 [root@master01 ~]# kubeadm config view > kubeadm-cluster.yaml

4.8 更新證書

  1 [root@master01 ~]# ssh root@master02 "mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup"
  2 [root@master01 ~]# ssh root@master03 "mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup"
  3 [root@master01 ~]# scp -rp kubeadm-cluster.yaml root@master02:/root/
  4 [root@master01 ~]# scp -rp kubeadm-cluster.yaml root@master03:/root/
  5 [root@master01 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
  6 [root@master02 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
  7 [root@master03 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
  8 [root@master01 ~]# kubeadm alpha certs check-expiration		#確認驗證

提示：更新操作需要在所有master節點執行。

所有根證書：ca、etcd-ca、front-proxy-ca只有在init初始化的時候才會更新時間，因此建議對於kubeadm部署Kubernetes，可以在初始化之前使用編譯的方式將證書設定為更長時間，如100年。

4.9 啟用證書

在三臺Master上執行重啟kube-apiserver、kube-controller、kube-scheduler、etcd這4個容器，以便使證書生效。

參考3.3即可。

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附025.kubeadm部署Kubernetes更新證書

一 檢視證書

1.1 檢視過期時間-方式一

1.1 檢視過期時間-方式二

二 證書類別

2.1 叢集根證書

2.2 匯聚層證書

2.3 etcd叢集根證書

2.4 Serveice Account金鑰

三 更新證書方法一

3.1 備份叢集配置

3.2 更新證書

3.3 啟用證書

四 更新證書方法二

4.1 備份叢集配置

4.2 檢視當前版本

4.3 獲取原始碼

4.4 修改CA證書時間

4.5 修改其他證書時間

4.6 編譯kubeadm方式一

4.7 編譯kubeadm方式二

4.8 備份叢集配置

4.8 更新證書

4.9 啟用證書

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