手动轮换 CA 证书

本页展示如何手动轮换证书机构(CA)证书。

准备开始

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群,同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 如果你还没有集群,你可以通过 Minikube 构建一 个你自己的集群,或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建:

您的 Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 v1.13. 要获知版本信息,请输入 kubectl version.

  • 要了解 Kubernetes 中用户认证的更多信息,参阅 认证
  • 要了解与 CA 证书最佳实践有关的更多信息,参阅单根 CA

手动轮换 CA 证书

注意:

确保备份你的证书目录、配置文件以及其他必要文件。

这里的方法假定 Kubernetes 的控制面通过运行多个 API 服务器以高可用配置模式运行。 另一假定是 API 服务器可体面地终止,因而客户端可以彻底地与一个 API 服务器断开 连接并连接到另一个 API 服务器。

如果集群中只有一个 API 服务器,则在 API 服务器重启期间会经历服务中断期。

  1. 将新的 CA 证书和私钥(例如:ca.crtca.keyfront-proxy-ca.crtfront-proxy-client.key)分发到所有控制面节点,放在其 Kubernetes 证书目录下。
  1. 更新控制器管理器的 --root-ca-file 标志,使之同时包含老的和新的 CA,之后重启控制器管理器。

    自此刻起,所创建的所有服务账号都会获得同时包含老的 CA 和新的 CA 的 Secret。

    说明: 去掉控制器管理器的 -client-ca-file 标志。 你也可以替换客户端 CA 文件或者将此配置条目指向新的、更新过的 CA。 Issue 1350 用来跟踪 控制器管理器无法接受 CA 包的问题。
  1. 更新所有服务账号令牌,使之同时包含老的和新的 CA 证书。

    如果在 API 服务器使用新的 CA 之前启动了新的 Pod,这些 Pod 也会获得此更新并且同时信任老的和新的 CA 证书。

    base64_encoded_ca="$(base64 <path to file containing both old and new CAs>)"
    
    for namespace in $(kubectl get ns --no-headers | awk '{print $1}'); do
        for token in $(kubectl get secrets --namespace "$namespace" --field-selector type=kubernetes.io/service-account-token -o name); do
            kubectl get $token --namespace "$namespace" -o yaml | \
              /bin/sed "s/\(ca.crt:\).*/\1 ${base64_encoded_ca}" | \
              kubectl apply -f -
        done
    done
    
  1. 重启所有使用集群内配置的 Pods(例如:kube-proxycoredns 等),以便这些 Pod 能够使用 来自服务账号 Secret 中的、已更新的证书机构数据。

    • 确保 corednskube-proxy 和其他使用集群内配置的 Pod 都正按预期方式工作。
  2. 将老的和新的 CA 都追加到 kube-apiserver 配置的 --client-ca-file--kubelet-certificate-authority 标志所指的文件。

  3. 将老的和新的 CA 都追加到 kube-scheduler 配置的 --client-ca-file 标志所指的文件。

  1. 通过替换 client-certificate-dataclient-key-data 中的内容,更新用户账号的证书。

    有关为独立用户账号创建证书的更多信息,可参阅 为用户帐号配置证书

    另外,还要更新 kubeconfig 文件中的 certificate-authority-data 节,使之包含 Base64 编码的老的和新的证书机构数据。

  1. 遵循下列步骤执行滚动更新

    1. 重新启动所有其他被聚合的 API 服务器 或者 Webhook 处理程序,使之信任新的 CA 证书。

    2. 在所有节点上更新 kubelet 配置中的 clientCAFile 所指文件以及 kubelet.conf 中的 certificate-authority-data 并重启 kubelet 以同时使用老的和新的 CA 证书。

      如果你的 kubelet 并未使用客户端证书轮换,则在所有节点上更新 kubelet.conf 中 client-certificate-dataclient-key-data 以及 kubelet 客户端证书文件(通常位于 /var/lib/kubelet/pki 目录下)

    1. 使用用新的 CA 签名的证书 (apiserver.crtapiserver-kubelet-client.crtfront-proxy-client.crt) 来重启 API 服务器。 你可以使用现有的私钥,也可以使用新的私钥。 如果你改变了私钥,则要将更新的私钥也放到 Kubernetes 证书目录下。

      由于 Pod 既信任老的 CA 也信任新的 CA,Pod 中的客户端会经历短暂的连接断开状态, 之后再连接到使用新的 CA 所签名的证书的新的 API 服务器。

      • 重启调度器以使用新的 CA 证书。
      • 确保控制面组件的日志中没有 TLS 相关的错误信息。
      说明: 要使用 openssl 命令行为集群生成新的证书和私钥,可参阅 证书(openssl。 你也可以使用cfssl.
    1. 为 Daemonset 和 Deployment 添加注解,从而触发较安全的滚动更新,替换 Pod。

      示例:

      for namespace in $(kubectl get namespace -o jsonpath='{.items[*].metadata.name}'); do
          for name in $(kubectl get deployments -n $namespace -o jsonpath='{.items[*].metadata.name}'); do
              kubectl patch deployment -n ${namespace} ${name} -p '{"spec":{"template":{"metadata":{"annotations":{"ca-rotation": "1"}}}}}';
          done
          for name in $(kubectl get daemonset -n $namespace -o jsonpath='{.items[*].metadata.name}'); do
              kubectl patch daemonset -n ${namespace} ${name} -p '{"spec":{"template":{"metadata":{"annotations":{"ca-rotation": "1"}}}}}';
          done
      done
      
      说明: 要限制应用可能受到的并发干扰数量,可以参阅 配置 Pod 干扰预算.
  1. 如果你的集群使用启动引导令牌来添加节点,则需要更新 kube-public 名字空间下的 ConfigMap cluster-info,使之包含新的 CA 证书。

    base64_encoded_ca="$(base64 /etc/kubernetes/pki/ca.crt)"
    
    kubectl get cm/cluster-info --namespace kube-public -o yaml | \
        /bin/sed "s/\(certificate-authority-data:\).*/\1 ${base64_encoded_ca}" | \
        kubectl apply -f -
    
  1. 验证集群的功能正常

    1. 验证控制面组件的日志,以及 kubeletkube-proxy 的日志,确保其中没有 抛出 TLS 错误,参阅 查看日志.

    2. 验证被聚合的 API 服务器的日志,以及所有使用集群内配置的 Pod 的日志。

  1. 完成集群功能的检查之后:

    1. 更新所有的服务账号令牌,使之仅包含新的 CA 证书。

      • 使用集群内 kubeconfig 的 Pod 最终也需要被重启,以获得新的服务账号 Secret 数据,进而不再信任老的 CA 证书。
    2. 从 kubeconfig 文件和 --client-ca-file 以及 --root-ca-file 标志所指向的文件 中去除老的 CA 数据,之后重启控制面组件。

    3. 重启 kubelet,移除 clientCAFile 标志所指向的文件以及 kubelet kubeconfig 文件中 的老的 CA 数据。