附025.kubeadm部署Kubernetes更新证书

一 查看证书

1.1 查看过期时间-方式一

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

 

1.1 查看过期时间-方式二

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

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

提示：由上可知，根证书有效期为10年，其他所有证书有效期为1年。

二 证书类别

2.1 集群根证书

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

 

由此集群根证书签发的证书有：

1. kube-apiserver 组件持有的服务端证书

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

 

2. kubelet 组件持有的客户端证书

[root@master01 ~]# ll /etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.*
-rw-r--r-- 1 root root 1.1K Jun 15 21:08 /etc/kubernetes/pki/apiserver-kubelet-client.crt
-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配置文件中一般不会明确指定服务端证书，而是只指定 ca 根证书, 让 kubelet 根据本地主机信息自动生成服务端证书并保存到配置的cert-dir文件夹中。

2.2 汇聚层证书

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

 

由此汇聚层根证书签发的证书有：

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

 

2.3 etcd集群根证书

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

 

由此etcd根证书签发的证书有：

1. etcd server服务端证书

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

 

2. etcd 集群中peer节点互相通信使用的客户端证书

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

 

3. pod 中定义 Liveness 探针使用的客户端证书

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

 

4. 配置在 kube-apiserver 中用来与 etcd server 做双向认证的客户端证书

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

 

2.4 Serveice Account密钥

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

 

 

Serveice Account密钥对仅提供给 kube-controller-manager 使用. kube-controller-manager 通过 sa.key 对 token 进行签名, master 节点通过公钥 sa.pub 进行签名的验证。

延伸：API Server身份验证过程：

API Server的authenticating环节支持多种身份校验方式：client cert、bearer token、static password auth等，这些方式中只要有一种方式通过authenticating（Kubernetes API Server会逐个方式尝试），那么身份校验就会通过。

一旦API Server发现client发起的request使用的是service account token的方式，API Server就会自动采用signed bearer token方式进行身份校验。而request则使用携带的service account token参与验证。该token是API Server在创建service account时用API server启动参数：–service-account-key-file的值签署(sign)生成的。如果–service-account-key-file未传入任何值，那么将默认使用–tls-private-key-file的值，即API Server的私钥（server.key）。

通过authenticating后，API Server将根据Pod username所在的group：system:serviceaccounts和system:serviceaccounts:(NAMESPACE)的权限对其进行authority 和admission control两个环节的处理。在这两个环节中，cluster管理员可以对service account的权限进行细化设置。

 

kubeadm 创建的集群，kube-proxy、flannel、coreDNS是以 pod 形式运行的，在 pod 中，直接使用 service account 与 kube-apiserver 进行认证，此时就不需要再单独为 kube-proxy 创建证书。

三 更新证书方法一

提示：此方式采用kubeadm默认延期1年时间的策略，若要自定义更长时间，如100年，参考步骤四。

3.1 备份集群配置

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

3.2 更新证书

[root@master01 ~]# kubeadm alpha certs renew --help		#查看帮助

提示：由help可知，证书更新可针对单个证书更新。

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

[root@master01 ~]# kubeadm alpha certs check-expiration		#确认验证

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

 

提示：更新操作需要在所有master节点执行。

3.3 启用证书

在三台Master上执行重启kube-apiserver、kube-controller、kube-scheduler、etcd这4个容器，以便使证书生效。

 

[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
[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
[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：启用操作需要在所有master节点执行。

四 更新证书方法二

提示：此方式采用编译kubeadm源码，源码中自定义证书时间，如100年。

4.1 备份集群配置

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

4.2 查看当前版本

[root@master01 ~]# kubectl version

4.3 获取源码

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

 

4.4 修改CA证书时间

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

 

提示：ca证书最大时间限定为100年，若要将最大时限也延长，可在cert.go中修改如下maxAge值：

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

4.5 修改其他证书时间

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

 

4.6 编译kubeadm方式一

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

 

提示：若要编译其他命令，可参考如下：

# 编译kubelet # make all WHAT=cmd/kubelet GOFLAGS=-v # 编译kubectl # make all WHAT=cmd/kubectl GOFLAGS=-v

 

#编译完命令在 _output/bin/kubeadm 目录下，

#其中bin是使用了软连接

#真实路径是_output/local/bin/linux/amd64/kubeadm

root@51e96585ea73:/go/src/k8s.io/kubernetes# exit			#退出容器
[root@master01 ~]# mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup	#备份原kubeadm
[root@master01 ~]# cp kubernetes-1.18.3/_output/local/bin/linux/amd64/kubeadm /usr/bin/kubeadm
[root@master01 ~]# kubeadm version		                        #查看版本

 

4.7 编译kubeadm方式二

[root@master01 ~]# yum -y install gcc make rsync jq
[root@master01 ~]# wget https://dl.google.com/go/go1.13.9.linux-amd64.tar.gz
[root@master01 ~]# tar zxvf go1.13.9.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/
[root@master01 ~]# vi /etc/profile.d/goenv.sh
#go setting
export GOROOT=/usr/local/go
export GOPATH=/usr/local/gopath
export PATH=$PATH:$GOROOT/bin
[root@master01 ~]# source /etc/profile
[root@master01 ~]# go version
go version go1.13.9 linux/amd64
[root@master01 ~]# cd kubernetes-1.18.3/
[root@master01 kubernetes-1.18.3]# make all WHAT=cmd/kubeadm GOFLAGS=-v
[root@master01 kubernetes-1.18.3]# mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup	#备份原kubeadm
[root@master01 kubernetes-1.18.3]# cp _output/local/bin/linux/amd64/kubeadm /usr/bin/kubeadm

 

4.8 备份集群配置

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

4.8 更新证书

[root@master01 ~]# ssh root@master02 "mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup"
[root@master01 ~]# ssh root@master03 "mv /usr/bin/kubeadm /usr/bin/kubeadm_backup"
[root@master01 ~]# scp -rp kubeadm-cluster.yaml root@master02:/root/
[root@master01 ~]# scp -rp kubeadm-cluster.yaml root@master03:/root/
[root@master01 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
[root@master02 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
[root@master03 ~]# kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm-cluster.yaml
[root@master01 ~]# kubeadm alpha certs check-expiration		#确认验证

 

提示：更新操作需要在所有master节点执行。

所有根证书：ca、etcd-ca、front-proxy-ca只有在init初始化的时候才会更新时间，因此建议对于kubeadm部署Kubernetes，可以在初始化之前使用编译的方式将证书设置为更长时间，如100年。

4.9 启用证书

在三台Master上执行重启kube-apiserver、kube-controller、kube-scheduler、etcd这4个容器，以便使证书生效。

参考3.3即可。