kubernetes二进制安装部署_云原生应用的设计理念与挑战[通俗易懂]

3 创建 CA 根证书和秘钥

为确保安全，kubernetes 系统各组件需要使用 x509 证书对通信进行加密和认证。
CA (Certificate Authority) 是自签名的根证书，用来签名后续创建的其它证书。
CA 证书是集群所有节点共享的，只需要创建一次，后续用它签名其它所有证书。
本文档使用 CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl创建所有证书。
注意：如果没有特殊指明，本文档的所有操作均在 qist 节点上执行。

3.1 安装 cfssl 工具集

mkdir -p /opt/k8s/bin

wget
https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.4.1/cfssl_1.4.1_linux_amd64
mv cfssl_1.4.1_linux_amd64 /opt/k8s/bin/cfssl

wget
https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.4.1/cfssljson_1.4.1_linux_am
d64
mv cfssljson_1.4.1_linux_amd64 /opt/k8s/bin/cfssljson

wget https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.4.1/cfsslcertinfo_1.4.1_linux_amd64
mv cfssl-certinfo_1.4.1_linux_amd64 /opt/k8s/bin/cfssl-certinfo

chmod +x /opt/k8s/bin/*
export PATH=/opt/k8s/bin:$PATH

3.2 创建配置文件

CA 配置文件用于配置根证书的使用场景 (profile) 和具体参数 (usage，过期时间、服务端认证、客户端认证、加密等)：

• 创建etcd K8S ca 目录

mkdir -p /opt/k8s/cfssl/{ 
   etcd,k8s}
mkdir -p /opt/k8s/cfssl/pki/{ 
   etcd,k8s}
# 创建工作目录
mkdir -p /opt/k8s/work

• 全局配置文件生成

cd /opt/k8s/work
cat > /opt/k8s/cfssl/ca-config.json <<EOF { "signing": { "default": { "expiry": "87600h" }, "profiles": { "kubernetes": { "usages": [ "signing", "key encipherment", "server auth", "client auth" ], "expiry": "876000h" } } } } EOF

• 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 可以用该该证书对 server 提供的证书进行验证；
• client auth ： 表示 server 可以用该该证书对client 提供的证书进行验证；
• “expiry”: “876000h” ： 证书有效期设置为 100 年；

3.3 创建证书签名请求文件

• etcd 证书签名请求文件

cd /opt/k8s/work
cat > /opt/k8s/cfssl/etcd/etcd-ca-csr.json <<EOF { "CN": "etcd", "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "GuangDong", "L": "GuangZhou", "O": "k8s", "OU": "Qist" } ], "ca": { "expiry": "876000h" } } EOF

• kubernetes 证书签名请求文件

cd /opt/k8s/work
cat > /opt/k8s/cfssl/k8s/k8s-ca-csr.json <<EOF { "CN": "kubernetes", "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "GuangDong", "L": "GuangZhou", "O": "k8s", "OU": "Qist" } ], "ca": { "expiry": "876000h" } } EOF

• 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)；
• kube-apiserver 将提取的 User、Group 作为 RBAC 授权的用户标识；

注意：

1. 不同证书 csr 文件的 CN、C、ST、L、O、OU 组合必须不同，否则可能出现 PEER’S CERTIFICATE HAS AN INVALID SIGNATURE 错误；
2. 后续创建证书的 csr 文件时，CN 都不相同（C、ST、L、O、OU 相同），以达到区分的目的；

下表可帮助您创建证书请求。

3.4 生成 CA 证书和私钥

• 生成 etcd CA 证书和私钥

cd /opt/k8s/work
cfssl gencert -initca /opt/k8s/cfssl/etcd/etcd-ca-csr.json | \
cfssljson -bare /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca
ls -la /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/*-ca*
root@Qist ~# ls /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/*-ca*
/opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca-key.pem /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca.csr
/opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca.pem

• 生成 kubernetes CA 证书和私钥

cd /opt/k8s/work
cfssl gencert -initca /opt/k8s/cfssl/k8s/k8s-ca-csr.json | \
cfssljson -bare /opt/k8s/cfssl/pki/k8s/k8s-ca
root@Qist ~# ls /opt/k8s/cfssl/pki/k8s/*-ca*
/opt/k8s/cfssl/pki/k8s/k8s-ca-key.pem /opt/k8s/cfssl/pki/k8s/k8s-ca.csr
/opt/k8s/cfssl/pki/k8s/k8s-ca.pem

3.5 分发CA证书文件

• etcd ca 证书分发

cd /opt/k8s/work
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca* root@192.168.2.175:/apps/etcd/ssl
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca* root@192.168.2.176:/apps/etcd/ssl
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca* root@192.168.2.177:/apps/etcd/ssl

• kubernetes ca 证书分发

# k8s 连接etcd 使用ca 证书
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca.pem root@192.168.2.175:/apps/k8s/ssl/etcd/
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca.pem root@192.168.2.176:/apps/k8s/ssl/etcd/
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/etcd/etcd-ca.pem root@192.168.2.177:/apps/k8s/ssl/etcd/
# K8S 集群ca 证书
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/k8s/k8s-ca* root@192.168.2.175:/apps/k8s/ssl/k8s
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/k8s/k8s-ca* root@192.168.2.176:/apps/k8s/ssl/k8s
scp -r /opt/k8s/cfssl/pki/k8s/k8s-ca* root@192.168.2.177:/apps/k8s/ssl/k8s

4 安装和配置 kubectl

4.1 下载和分发 kubectl 二进制文件

cd /opt/k8s/work wget https://dl.k8s.io/v1.23.3/kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz # 自行解决翻墙下载问题 
tar -xzvf kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz

分发到所有使用 kubectl 工具的节点：

cd /opt/k8s/work 
cp -pdr kubernetes/client/bin/kubectl /bin/ 
root@Qist opt# which kubectl 
/usr/bin/kubectl 
root@Qist opt# /usr/bin/kubectl version 
Client Version: version.Info{ 
   Major:"1", Minor:"23",GitVersion:"v1.23.3", 
GitCommit:"816c97ab8cff8a1c72eccca1026f7820e93e0d25", GitTreeState:"clean", 
BuildDate:"2022-01-25T21:25:17Z", GoVersion:"go1.17.6", Compiler:"gc", 
Platform:"linux/amd64"}

4.2 创建 admin 证书和私钥

kubectl 使用 https 协议与 kube-apiserver 进行安全通信，kube-apiserver 对 kubectl 请求包含的证书进行认证和授权。
kubectl 后续用于集群管理，所以这里创建具有最高权限的 admin 证书。
创建证书签名请求：

cd /opt/k8s/work 
cat > /opt/k8s/cfssl/k8s/k8s-apiserver-admin.json << EOF { "CN": "admin", "hosts": [""], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "GuangDong", "L": "GuangZhou", "O": "system:masters", "OU": "Kubernetes-manual" } ] } EOF

O: system:masters ：kube-apiserver 收到使用该证书的客户端请求后，为请求添加组（Group）认证标识 system:masters ；
预定义的 ClusterRoleBinding cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予操作集群所需的最高权限；
该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空；

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