k8s中级篇-cert-manager+Let's Encrypt自动证书签发

前言

说到免费的SSL证书，大家首先想到的肯定是Let's Encrypt，而使用过Let's Encrypt的同学应该也知道，其有效期只有三个月，三个月后要重新续期。github上也有类似的脚本可以做到自动续期。那如果是在k8s上使用该免费证书，又如何操作的呢？这里cert-manager就派上用场了。

环境

三台主机为华为软开云的ECS，CentOS Linux release 7.6.1810 (Core)

什么是cert-manager

cert-manager 是一个云原生证书管理开源项目，用于在 Kubernetes 集群中提供 HTTPS 证书并自动续期，支持 Let’s Encrypt, HashiCorp Vault 这些免费证书的签发。在Kubernetes集群中，我们可以通过 Kubernetes Ingress 和 Let’s Encrypt 实现外部服务的自动化 HTTPS。

在Kubernetes集群中使用 HTTPS 协议，需要一个证书管理器、一个证书自动签发服务，主要通过 Ingress 来发布 HTTPS 服务，因此需要Ingress Controller并进行配置，启用 HTTPS 及其路由。

• Issuer/ClusterIssuer: 用于指示 cert-manager 用什么方式签发证书，本文主要讲解签发免费证书的 ACME 方式。ClusterIssuer 与 Issuer 的唯一区别就是 Issuer 只能用来签发自己所在 namespace 下的证书，ClusterIssuer 可以签发任意 namespace 下的证书。
• Certificate: 用于告诉 cert-manager 我们想要什么域名的证书以及签发证书所需要的一些配置，包括对 Issuer/ClusterIssuer 的引用。

安装cert-manager

安装方式一

1. 添加Jestack Helm存储库

   helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io
   

2. 本地仓库搜

   helm search repo cert-manager
   

3. 创建命名空间

   kubectl create namespace cert-manager
   

4. 开始安装

   helm install \
     cert-manager jetstack/cert-manager \
     --namespace cert-manager \
     --version v1.1.0 \
     --set installCRDs=true # 这个要开启，要不然创建ClusterIssuer会报错
   

   这里可能存在一个坑，就是拉取镜像失败，pod创建失败，可以提前下载镜像-所有worker节点

   ## 注意版本号
   docker pull quay.io/jetstack/cert-manager-cainjector:v1.1.0
   docker pull quay.io/jetstack/cert-manager-controller:v1.1.0
   docker quay.io/jetstack/cert-manager-webhook:v1.1.0
   

5. 查看安装情况

   kubectl get pods -n cert-manager -w
   

   docker pull quay.io/jetstack/cert-manager-cainjector:v1.1.0
   docker pull quay.io/jetstack/cert-manager-controller:v1.1.0
   docker quay.io/jetstack/cert-manager-webhook:v1.1.0
   

   

   

6. 卸载（按需）

   helm uninstall cert-manager -n cert-manager
   

7. 删除命名空间（按需）

   kubectl delete ns cert-manager
   

安装方式二

• 安装cert-manager

  # Kubernetes 1.16+
  $ kubectl apply -f https://github.com/jetstack/cert-manager/releases/download/v1.1.0/cert-manager.yaml
  
  # Kubernetes <1.16
  $ kubectl apply --validate=false -f https://github.com/jetstack/cert-manager/releases/download/v1.1.0/cert-manager-legacy.yaml
  

• 安装crds-要不然创建ClusterIssuer会报错

  # Kubernetes 1.15+
  $ kubectl apply -f https://github.com/jetstack/cert-manager/releases/download/v1.1.0/cert-manager.crds.yaml
  
  # Kubernetes <1.15
  $ kubectl apply --validate=false -f https://github.com/jetstack/cert-manager/releases/download/v1.1.0/cert-manager-legacy.crds.yaml
  

cert-manager使用案例

1. 创建一个集群级的签发机构

   # 配置
   cat <<EOF >  cluster-issuer.yaml
   apiVersion: cert-manager.io/v1
   kind: ClusterIssuer
   metadata:
     name: letsencrypt-prod
   spec:
     acme:
       server: https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory
       email: 524719755@qq.com
       privateKeySecretRef:
         name: letsencrypt-prod
       solvers:    
       - http01:
           ingress:
             class: nginx
   EOF
   

   说明：

   • metadata.name 是我们创建的签发机构的名称，后面我们创建证书的时候会引用它
   • spec.acme.email 是你自己的邮箱，证书快过期的时候会有邮件提醒，不过 cert-manager 会利用 acme 协议自动给我们重新颁发证书来续期
   • spec.acme.server 是 acme 协议的服务端，我们这里用 Let’s Encrypt，这个地址就写死成这样就行
   • spec.acme.privateKeySecretRef 指示此签发机构的私钥将要存储到哪个 Secret 对象中，名称不重要
   • spec.acme.http01 这里指示签发机构使用 HTTP-01 的方式进行 acme 协议 (还可以用 DNS 方式，acme 协议的目的是证明这台机器和域名都是属于你的，然后才准许给你颁发证书)

   # 执行发布命令
   kubectl apply -f cluster-issuer.yaml
   

2. 域名解析添加A记录-记录值为集群中的任意worker节点，这里是阿里云

   

3. 创建一个命名空间

   kubectl create ns mldong-test
   

4. 创建一个证书

   # 配置
   cat <<EOF >  b-cert.yaml
   apiVersion: cert-manager.io/v1
   kind: Certificate
   metadata:
     name: b.mldong.com-tls
     namespace: mldong-test
   spec:
     secretName: b.mldong.com-tls
     issuerRef:
       name: letsencrypt-prod
       kind: ClusterIssuer
     dnsNames:
     - b.mldong.com
   EOF
   

   说明：

   • spec.secretName 指示证书最终存到哪个 Secret 中
   • spec.issuerRef.kind 值为 ClusterIssuer 说明签发机构不在本 namespace 下，而是在全局
   • spec.issuerRef.name 我们创建的签发机构的名称 (ClusterIssuer.metadata.name)
   • spec.dnsNames 指示该证书的可以用于哪些域名,与域名解析的一致

5. 另开终端查看cert-manager运行日志

   kubectl logs -f $(kubectl get pods -n cert-manager | grep cert-manager | grep -v 'cainjector\|webhook' | awk '{print $1}') -n cert-manager
   

6. 当然，也可以查看临时生成的专门验证证书的 Ingress 对象的运行情况

   kubectl get pods -n mldong-test -w
   

   临时对象cm-acme-http-solver-xxxx从创建到消亡的过程

   

7. 执行发布命令

   kubectl apply -f b-cert.yaml
   

8. 查看certificate创建结果

   [root@mldong cert-manager]# kubectl get certificate -n mldong-test
   NAME               READY   SECRET             AGE
   b.mldong.com-tls   True    b.mldong.com-tls   2m27s
   

   当READY为True时即为成功，详细可看cert-manager运行日志。

发布一个nginx服务

上一篇已经装的阿里仓库中有nginx,我可以搜一下

1. 本地仓库搜nginx

   helm search repo nginx
   

   

2. 查看nginx配置说明

   helm show values aliyuncs/nginx
   

   详细配置说明见：https://github.com/bitnami/charts/tree/master/bitnami/nginx/

3. 新建一个values.yaml配置

   cat <<EOF >  nginx-values.yaml
   ingress: 
     enabled: true
     hostname: b.mldong.com
     tls:
       - hosts:
         - b.mldong.com
         secretName: b.mldong.com-tls
   EOF
   

   注意，这里的secertName要与上面生成的certificate保持一致

4. 安装nginx

   helm install nginx aliyuncs/nginx -f nginx-values.yaml -n mldong-test 
   

5. 查看部署情况

   kubectl get svc --namespace mldong-test -w nginx
   

6. 我们也可以查看一下ingress的详情

   kubectl get ingress nginx -o yaml -n mldong-test
   

   

7. 浏览器访问效果

   

8. 删除nginx（按需）

   helm uninstall nginx -n mldong-test
   

小结

使用cert-manager来管理https证书，是不是很方便？值得一得的是，当你第一次创建完certificate，之后续期啥都由cert-manager来自动管理，贼省心。这里简单总结一下流程。

• 创建一个集群级的签发机构-ClusterIssuer-仅第一次需要
• 添加一条域名解析记录-指向集群的任意worker节点
• 根据解析的域名生成certificate
• 发布应用
  • 发布Pod
  • 发布Service
  • 发布Ingress-这里配置tls证书，指向certificate

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