k8s搭建之证书制作

证书

kubernetes 系统的各组件需要使用 TLS 证书对通信进行加密，本文档使用 CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl 来生成 Certificate Authority (CA) 和其它证书。
生成的 CA 证书和秘钥文件如下：
ca-key.pem
ca.pem
kubernetes-key.pem
kubernetes.pem
kube-proxy.pem
kube-proxy-key.pem
admin.pem
admin-key.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、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、kube-scheduler 当前需要和 kube-apiserver 部署在同一台机器上且使用非安全端口通信，故不需要证书。

安装CFSSL

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
chmod +x cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo

创建CA

创建ca配置文件

mkdir ssl
cfssl print-defaults config > config.json
修改配置文件config.json并重新命名为ca-config.json
cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
        "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ],
        "expiry": "87600h"
      }
    }
  }
}
EOF

#####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 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

创建ca证书签名请求

cfssl print-defaults csr > csr.json
修改配置文件csr.json并重新命名为ca-csr.json

cat > ca-csr.json << EOF
{
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

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 ca*
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem
###创建kubernetes证书
####创建证书签名请求

cat > kubernetes-csr.json << EOF
{
   "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "172.16.20.207",
      "172.16.20.208",
      "172.16.20.209",
      "10.254.0.1",
      "kubernetes",
      "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"
        }
    ]
}
EOF

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，所以上面分别指定了 etcd 集群、kubernetes master 集群的主机 IP 和 kubernetes 服务的服务 IP（一般是 kue-apiserver 指定的 service-cluster-ip-range 网段的第一个IP，如 10.254.0.1。

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 kubernetes*
kubernetes.csr  kubernetes-csr.json  kubernetes-key.pem  kubernetes.pem

创建admin证书

创建证书签名请求

cat > admin-csr.json << EOF
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

#####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；
OU 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；

生成admin证书及私钥

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
ls admin*
admin.csr  admin-csr.json  admin-key.pem  admin.pem

创建kube-proxy证书
创建证书签名请求

cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

说明
CN 指定该证书的 User 为 system:kube-proxy；
kube-apiserver 预定义的 RoleBinding cluster-admin 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kube-proxy 客户端证书和私钥

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 kube-proxy*
kube-proxy.csr  kube-proxy-csr.json  kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem

校验证书

使用openssl命令
以kubetnetes.pem为例

openssl x509  -noout -text -in  kubernetes.pem
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number:
            40:d3:01:e4:ed:67:d6:76:13:99:59:93:b8:3c:84:7c:b6:4b:7d:82
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
        Validity
            Not Before: Aug 30 03:36:00 2018 GMT
            Not After : Aug 30 03:36:00 2019 GMT
        Subject: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption

#####说明
确认 Issuer 字段的内容和 ca-csr.json 一致；
确认 Subject 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致；
确认 X509v3 Subject Alternative Name 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致；
确认 X509v3 Key Usage、Extended Key Usage 字段的内容和 ca-config.json 中 kubernetes profile 一致

####使用 cfssl-certinfo 命令

cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem
##分发证书

master

mkdir /etc/kubernetes/ssl -p
cp /root/ssl/*.pem /etc/kubernetes/ssl/
scp -r /etc/kubernetes k8s-node1:/etc/
scp -r /etc/kubernetes k8s-node2:/etc/

####说明
master创建/etc/kubernetes/ssl目录，将.pem结尾证书放入此目录；copy这个kubetnetes目录到node节点
#####参考链接
http://blog.jobbole.com/104919/
https://jimmysong.io/posts/kubernetes-tls-certificate/