kubernetes 系统的各组件需要使用 TLS 证书对通信进行加密，本文档使用 CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl 来生成 Certificate Authority (CA) 和其它证书；
注意：这一步是在安装配置kubernetes的所有步骤中最容易出错也最难于排查问题的一步，而这却刚好是第一步，万事开头难，不要因为这点困难就望而却步。
生成的 CA 证书和秘钥文件如下：
ca-key.pem
ca.pem
kubernetes-key.pem
kubernetes.pem
kube-proxy.pem
kube-proxy-key.pem
admin.pem
admin-key.pem
使用证书的组件如下：
etcd：使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem；
kube-apiserver：使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem；
kubelet：使用 ca.pem；
kube-proxy：使用 ca.pem、kube-proxy-key.pem、kube-proxy.pem；
kubectl：使用 ca.pem、admin-key.pem、admin.pem；
kube-controller-manager：使用 ca-key.pem、ca.pem;
注意：以下操作都在 master 节点即 172.20.0.113 这台主机上执行，证书只需要创建一次即可，以后在向集群中添加新节点时只要将 /etc/kubernetes/ 目录下的证书拷贝到新节点上即可。
操作步骤：
1.安装CFSSL
yum install wget
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
chmod +x cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo
export PATH=/usr/local/bin:$PATH
方式二：使用go命令安装
我们的系统中安装了Go1.7.5，使用以下命令安装更快捷：
$ go get -u github.com/cloudflare/cfssl/cmd/...
$ echo $GOPATH
/usr/local
$ls /usr/local/bin/cfssl*
cfssl cfssl-bundle cfssl-certinfo cfssljson cfssl-newkey cfssl-scan
在$GOPATH/bin目录下得到以cfssl开头的几个命令。
注意：以下文章中出现的cat的文件名如果不存在需要手工创建。
创建 CA (Certificate Authority)
创建 CA 配置文件
mkdir /root/ssl
cd /root/ssl
cfssl print-defaults config > config.json
cfssl print-defaults csr > csr.json
# 根据config.json文件的格式创建如下的ca-config.json文件
# 过期时间设置成了 87600h
cat > ca-config.json <<EOF
{
"signing": {
"default": {
"expiry": "87600h"
},
"profiles": {
"kubernetes": {
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
],
"expiry": "87600h"
}
}
}
}
EOF
字段说明
ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；后续在签名证书时使用某个 profile；
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 CA 对server提供的证书进行验证；
client auth：表示server可以用该CA对client提供的证书进行验证；
创建 CA 证书签名请求
创建 ca-csr.json 文件，内容如下：
{
"CN": "kubernetes",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
],
"ca": {
"expiry": "87600h"
}
}
"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)；
生成 CA 证书和私钥
$ cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
$ ls ca*
ca-config.json ca.csr ca-csr.json ca-key.pem ca.pem
创建 kubernetes 证书
创建 kubernetes 证书签名请求文件 kubernetes-csr.json：
{
"CN": "kubernetes",
"hosts": [
"127.0.0.1",
"172.20.0.112",
"172.20.0.113",
"172.20.0.114",
"172.20.0.115",
"10.254.0.1",
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
如果 hosts 字段不为空则需要指定授权使用该证书的 IP 或域名列表，由于该证书后续被 etcd 集群和 kubernetes master 集群使用，所以上面分别指定了 etcd 集群、kubernetes master 集群的主机 IP 和 kubernetes 服务的服务 IP（一般是 kube-apiserver 指定的 service-cluster-ip-range 网段的第一个IP，如 10.254.0.1）。
这是最小化安装的kubernetes集群，包括一个私有镜像仓库，三个节点的kubernetes集群，以上物理节点的IP也可以更换为主机名。
生成 kubernetes 证书和私钥
$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
$ ls kubernetes*
kubernetes.csr kubernetes-csr.json kubernetes-key.pem kubernetes.pem
或者直接在命令行上指定相关参数：
echo '{"CN":"kubernetes","hosts":[""],"key":{"algo":"rsa","size":2048}}' | cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes -hostname="127.0.0.1,172.20.0.112,172.20.0.113,172.20.0.114,172.20.0.115,kubernetes,kubernetes.default" - | cfssljson -bare kubernetes
创建 admin 证书
创建 admin 证书签名请求文件 admin-csr.json：
{
"CN": "admin",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
后续 kube-apiserver 使用 RBAC 对客户端(如 kubelet、kube-proxy、Pod)请求进行授权；
kube-apiserver 预定义了一些 RBAC 使用的 RoleBindings，如 cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予了调用kube-apiserver 的所有 API的权限；
O 指定该证书的 Group 为 system:masters，kubelet 使用该证书访问 kube-apiserver 时 ，由于证书被 CA 签名，所以认证通过，同时由于证书用户组为经过预授权的 system:masters，所以被授予访问所有 API 的权限；
注意：这个admin 证书，是将来生成管理员用的kube config 配置文件用的，现在我们一般建议使用RBAC 来对kubernetes 进行角色权限控制， kubernetes 将证书中的CN 字段 作为User， O 字段作为 Group（具体参考 Kubernetes中的用户与身份认证授权中 X509 Client Certs 一段）。
在搭建完 kubernetes 集群后，我们可以通过命令: kubectl get clusterrolebinding cluster-admin -o yaml ,查看到 clusterrolebinding cluster-admin 的 subjects 的 kind 是 Group，name 是 system:masters。 roleRef 对象是 ClusterRole cluster-admin。 意思是凡是 system:masters Group 的 user 或者 serviceAccount 都拥有 cluster-admin 的角色。 因此我们在使用 kubectl 命令时候，才拥有整个集群的管理权限。可以使用 kubectl get clusterrolebinding cluster-admin -o yaml 来查看。
$ kubectl get clusterrolebinding cluster-admin -o yaml
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
annotations:
rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
creationTimestamp: 2017-04-11T11:20:42Z
labels:
kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
name: cluster-admin
resourceVersion: "52"
selfLink: /apis/rbac.authorization.k8s.io/v1/clusterrolebindings/cluster-admin
uid: e61b97b2-1ea8-11e7-8cd7-f4e9d49f8ed0
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: cluster-admin
subjects:
- apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: Group
name: system:masters
生成 admin 证书和私钥：
$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
$ ls admin*
admin.csr admin-csr.json admin-key.pem admin.pem
创建 kube-proxy 证书
创建 kube-proxy 证书签名请求文件 kube-proxy-csr.json：
{
"CN": "system:kube-proxy",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
CN 指定该证书的 User 为 system:kube-proxy；
kube-apiserver 预定义的 RoleBinding cluster-admin 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier 绑定，该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限；
生成 kube-proxy 客户端证书和私钥
$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
$ ls kube-proxy*
kube-proxy.csr kube-proxy-csr.json kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem
校验证书
以 kubernetes 证书为例
使用 opsnssl 命令
$ openssl x509 -noout -text -in kubernetes.pem
...
Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
Issuer: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=Kubernetes
Validity
Not Before: Apr 5 05:36:00 2017 GMT
Not After : Apr 5 05:36:00 2018 GMT
Subject: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
...
X509v3 extensions:
X509v3 Key Usage: critical
Digital Signature, Key Encipherment
X509v3 Extended Key Usage:
TLS Web Server Authentication, TLS Web Client Authentication
X509v3 Basic Constraints: critical
CA:FALSE
X509v3 Subject Key Identifier:
DD:52:04:43:10:13:A9:29:24:17:3A:0E:D7:14:DB:36:F8:6C:E0:E0
X509v3 Authority Key Identifier:
keyid:44:04:3B:60:BD:69:78:14:68:AF:A0:41:13:F6:17:07:13:63:58:CD
X509v3 Subject Alternative Name:
DNS:kubernetes, DNS:kubernetes.default, DNS:kubernetes.default.svc, DNS:kubernetes.default.svc.cluster, DNS:kubernetes.default.svc.cluster.local, IP Address:127.0.0.1, IP Address:172.20.0.112, IP Address:172.20.0.113, IP Address:172.20.0.114, IP Address:172.20.0.115, IP Address:10.254.0.1
...
确认 Issuer 字段的内容和 ca-csr.json 一致；
确认 Subject 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致；
确认 X509v3 Subject Alternative Name 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致；
确认 X509v3 Key Usage、Extended Key Usage 字段的内容和 ca-config.json 中 kubernetes profile 一致；
使用 cfssl-certinfo 命令
$ cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem
...
{
"subject": {
"common_name": "kubernetes",
"country": "CN",
"organization": "k8s",
"organizational_unit": "System",
"locality": "BeiJing",
"province": "BeiJing",
"names": [
"CN",
"BeiJing",
"BeiJing",
"k8s",
"System",
"kubernetes"
]
},
"issuer": {
"common_name": "Kubernetes",
"country": "CN",
"organization": "k8s",
"organizational_unit": "System",
"locality": "BeiJing",
"province": "BeiJing",
"names": [
"CN",
"BeiJing",
"BeiJing",
"k8s",
"System",
"Kubernetes"
]
},
"serial_number": "174360492872423263473151971632292895707129022309",
"sans": [
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local",
"127.0.0.1",
"10.64.3.7",
"10.254.0.1"
],
"not_before": "2017-04-05T05:36:00Z",
"not_after": "2018-04-05T05:36:00Z",
"sigalg": "SHA256WithRSA",
...
分发证书
将生成的证书和秘钥文件（后缀名为.pem）拷贝到所有机器的 /etc/kubernetes/ssl 目录下备用；
mkdir -p /etc/kubernetes/ssl
cp *.pem /etc/kubernetes/ssl
