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
  • 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
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

如果你是通过 kubeadm 安装的 Kubernetes,所有证书都存放在 /etc/kubernetes/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,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][proxy]

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.keysa.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 CAO (位于 Subject 中)类型主机 (SAN)
kube-etcdetcd-caserver, clientlocalhost, 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-casystem:mastersclient
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,kuberneteskubernetes.defaultkubernetes.default.svckubernetes.default.svc.clusterkubernetes.default.svc.cluster.local)。

其中,kind 对应一种或多种类型的 [x509 密钥用途][https://godoc.org/k8s.io/api/certificates/v1beta1#KeyUsage]:

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-etcdkube-etcd-peerkube-etcd-healthcheck-client 证书。

证书路径

证书应放置在建议的路径中(以便 [kubeadm][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

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<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.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
最后修改 September 07, 2020 at 4:32 PM PST: [zh] Fix links in setup section (2) (73415d973)