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手动轮换 CA 证书 task

本页展示如何手动轮换证书机构（CA）证书。

{{% heading "prerequisites" %}}

{{< include "task-tutorial-prereqs.md" >}}

  • 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

{{< caution >}}

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。 {{< /caution >}}

  1. 将新的 CA 证书和私钥（例如：ca.crt、ca.key、front-proxy-ca.crt 和 front-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 {{< glossary_tooltip text="kube-controller-manager" term_id="kube-controller-manager" >}} 的 --root-ca-file 标志，使之同时包含老的和新的 CA，之后重启 kube-controller-manager。

    自此刻起，所创建的所有{{< glossary_tooltip text="ServiceAccount" term_id="service-account" >}} 都会获得同时包含老的 CA 和新的 CA 的 Secret。

    {{< note >}}

    kube-controller-manager 标志 --client-ca-file 和 --cluster-signing-cert-file 所引用的文件不能是 CA 证书包。如果这些标志和 --root-ca-file 指向同一个 ca.crt 包文件 （包含老的和新的 CA 证书），你将会收到出错信息。 要解决这个问题，可以将新的 CA 证书复制到单独的文件中，并将 --client-ca-file 和 --cluster-signing-cert-file 标志指向该副本。一旦 ca.crt 不再是证书包文件， 就可以恢复有问题的标志指向 ca.crt 并删除该副本。

    kubeadm 的 Issue 1350 在跟踪一个导致 kube-controller-manager 无法接收 CA 证书包的问题。 {{< /note >}}

  1. 等待该控制器管理器更新服务账号 Secret 中的 ca.crt，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，这些新的 Pod 也会获得此更新并且同时信任老的和新的 CA 证书。

  1. 重启所有使用集群内配置的 Pod（例如：kube-proxy、CoreDNS 等），以便这些 Pod 能够使用与 ServiceAccount 相关联的 Secret 中的、已更新的证书机构数据。

    • 确保 CoreDNS、kube-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 和 --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-data 和 client-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. 更新 {{< glossary_tooltip term_id="cloud-controller-manager" >}} 的 --root-ca-file 标志值，使之同时包含老的和新的 CA，之后重新启动 cloud-controller-manager。

    {{< note >}}

    如果你的集群中不包含 cloud-controller-manager，你可以略过这一步。 {{< /note >}}

  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-data 和 client-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.crt、apiserver-kubelet-client.crt 和 front-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。
      由于集群中的 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，

    之后再使用新的 CA 所签名的证书连接到新的 API 服务器。

      * 重启 {{< glossary_tooltip term_id="kube-scheduler" text="kube-scheduler" >}} 以使用并信任新的
 CA 证书。
    • 确保控制面组件的日志中没有 TLS 相关的错误信息。

    {{< note >}}

      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. {{< /note >}}

    1. 为 Daemonset 和 Deployment 添加注解，从而触发较安全的滚动更新，替换 Pod。
    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

    {{< note >}}

      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。 {{< /note >}}

      取决于你在如何使用 StatefulSet，你可能需要对其执行类似的滚动替换操作。

  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 -w0 /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. 检查控制面组件以及 kubelet 和 kube-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，这样就不会有 Pod 再依赖老的集群 CA。

    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. 在每个节点上，移除 clientCAFile 标志所指向的文件，以删除老的 CA 数据，并从 kubelet kubeconfig 文件中去掉老的 CA，重启 kubelet。 你应该用滚动更新的方式来执行这一步骤的操作。

      如果你的集群允许你执行这一变更，你也可以通过替换节点而不是重新配置节点的方式来将其上线。