学习 Kubernetes 基础知识

入门

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PKI 证书和要求

Kubernetes 需要 PKI 证书才能进行基于 TLS 的身份验证。如果您是使用 kubeadm 安装的 Kubernetes，则会自动生成集群所需的证书。您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
  • 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/kubeconfig，用于和 API server 的会话
  • 调度器的客户端证书/kubeconfig，用于和 API server 的会话
  • 前端代理 的客户端及服务端证书
注意：

只有当您运行 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

如果你是通过 kubeadm 安装的 Kubernetes，所有证书都存放在 /etc/kuberntes/pki 目录下。本文所有相关的路径都是基于该路径的相对路径。

手动配置证书

如果你不想通过 kubeadm 生成这些必需的证书，你可以通过下面两种方式之一来手动创建他们。

单根 CA

你可以创建一个单根 CA，由管理员控制器它。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,key kubernetes-ca Kubernetes 通用 CA
etcd/ca.crt,key etcd-ca 与 etcd 相关的所有功能
front-proxy-ca.crt,key kubernetes-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。

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 CA O (位于 Subject 中) 类型 主机 (SAN)
kube-etcd etcd-ca server, client localhost, 127.0.0.1
kube-etcd-peer etcd-ca server, client <hostname>, <Host_IP>, localhost, 127.0.0.1
kube-etcd-healthcheck-client etcd-ca client
kube-apiserver-etcd-client etcd-ca system:masters client
kube-apiserver kubernetes-ca server <hostname>, <Host_IP>, <advertise_IP>, [1]
kube-apiserver-kubelet-client kubernetes-ca system:masters client
front-proxy-client kubernetes-front-proxy-ca client

[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：

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
注意：

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。

注意：

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-ca etcd/ca.key etcd/ca.crt kube-apiserver –etcd-cafile
kube-apiserver-etcd-client apiserver-etcd-client.key apiserver-etcd-client.crt kube-apiserver –etcd-keyfile –etcd-certfile
kubernetes-ca ca.key ca.crt kube-apiserver –client-ca-file
kubernetes-ca ca.key ca.crt kube-controller-manager –cluster-signing-key-file –client-ca-file, –root-ca-file, –cluster-signing-cert-file
kube-apiserver apiserver.key apiserver.crt kube-apiserver –tls-private-key-file –tls-cert-file
kube-apiserver-kubelet-client apiserver-kubelet-client.key apiserver-kubelet-client.crt kube-apiserver –kubelet-client-key –kubelet-client-certificate
front-proxy-ca front-proxy-ca.key front-proxy-ca.crt kube-apiserver –requestheader-client-ca-file
front-proxy-ca front-proxy-ca.key front-proxy-ca.crt kube-controller-manager –requestheader-client-ca-file
front-proxy-client front-proxy-client.key front-proxy-client.crt kube-apiserver –proxy-client-key-file –proxy-client-cert-file
etcd-ca etcd/ca.key etcd/ca.crt etcd –trusted-ca-file, –peer-trusted-ca-file
kube-etcd etcd/server.key etcd/server.crt etcd –key-file –cert-file
kube-etcd-peer etcd/peer.key etcd/peer.crt etcd –peer-key-file –peer-cert-file
etcd-ca etcd/ca.crt etcdctl –cacert
kube-etcd-healthcheck-client etcd/healthcheck-client.key etcd/healthcheck-client.crt etcdctl –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.key kube-controller-manager service-account-private
sa.pub kube-apiserver service-account-key

为用户帐户配置证书

您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 CN O (位于 Subject 中)
admin.conf default-admin kubernetes-admin system:masters
kubelet.conf default-auth system:node:<nodeName> (see note) system:nodes
controller-manager.conf default-controller-manager system:kube-controller-manager
scheduler.conf default-scheduler system:kube-scheduler
注意：

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：

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

这些文件用途如下：

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

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