k8s 证书过期问题怎么处理?certificate has expired or is not yet valid

介绍


公司测试环境的 k8s 集群使用已经很长时间了,突然有一天开发联系我说 k8s 集群无法访问,开始以为是测试环境的机器磁盘空间不够了,导致组件异常或者把开发使用的镜像自动清理掉了,但是当登上机器去查验的时候发现不是这个原因。当时觉得也很疑惑。因为开发环境使用人数较少,不应该会出问题,所以就去查验 log 的相关报错信息。

问题现象


出现 k8s api 无法调取的现象,使用 kubectl 命令获取资源均返回如下报错:

$ Unable to connect to the server: x509: certificate has expired or is not yet valid

经网上搜索之后发现应该是 k8s 集群的证书过期了,使用命令排查证书的过期时间

$ kubeadm alpha certs check-expiration

发现确实是证书过期了

相关介绍以及问题解决


因为我们是使用 kubeadm 部署的 k8s 集群,所以更新起证书也是比较方便的,默认的证书时间有效期是一年,我们集群的 k8s 版本是 1.15.3 版本是可以使用以下命令来更新证书的,但是一年之后还是会到期,这样就很麻烦,所以我们需要了解一下 k8s 的证书,然后我们来生成一个时间很长的证书,这样我们就可以不用去总更新证书了。

$ kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm.yaml
$ systemctl restart kubelet
$ kubeadm init phase kubeconfig all --config kubeadm.yaml

# 然后将生成的配置文件替换,重启 kube-apiserver、kube-controller、kube-scheduler、etcd 这4个容器即可

另外 kubeadm 会在控制面板升级的时候自动更新所有证书,所以使用 kubeadm 搭建的集群最佳的做法是经常升级集群,这样可以确保你的集群保持最新状态并保持合理的安全性。但是对于实际的生产环境我们可能并不会去频繁的升级集群,所以这个时候我们就需要去手动更新证书。

我们通过调用 k8s 的 api 来实现更新一个 10 年的证书


首先在 /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml 文件加入配置

spec:
  containers:
  - command:
    - kube-controller-manager
    # 设置证书有效期为 10年
    - --experimental-cluster-signing-duration=87600h
    - --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt

修改完成后 kube-controller-manager 会自动重启生效。然后我们需要使用下面的命令为 Kubernetes 证书 API 创建一个证书签名请求。如果您设置例如 cert-manager 等外部签名者,则会自动批准证书签名请求(CSRs)。否者,您必须使用 kubectl certificate 命令手动批准证书。以下 kubeadm 命令输出要批准的证书名称,然后等待批准发生:

# 需要将全部 pending 的证书全部批准
$ kubeadm alpha certs renew all --use-api --config kubeadm.yaml &

我们还不能直接重启控制面板的几个组件,这是因为使用 kubeadm 安装的集群对应的 etcd 默认是使用的 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 这个证书进行前面的,而上面我们用命令 kubectl certificate approve 批准过后的证书是使用的默认的 /etc/kubernetes/pki/ca.crt 证书进行签发的,所以我们需要替换 etcd 中的 ca 机构证书:

# 先拷贝静态 Pod 资源清单
$ cp -r /etc/kubernetes/manifests/ /etc/kubernetes/manifests.bak
$ vi /etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml
......
spec:
  containers:
  - command:
    - etcd
    # 修改为 CA 文件
    - --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
    - --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
......
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/lib/etcd
      name: etcd-data
    - mountPath: /etc/kubernetes/pki  # 更改证书目录
      name: etcd-certs
  volumes:
  - hostPath:
      path: /etc/kubernetes/pki  # 将 pki 目录挂载到 etcd 中去
      type: DirectoryOrCreate
    name: etcd-certs
  - hostPath:
      path: /var/lib/etcd
      type: DirectoryOrCreate
    name: etcd-data
......

由于 kube-apiserver 要连接 etcd 集群,所以也需要重新修改对应的 etcd ca 文件:

$ vi /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
......
spec:
  containers:
  - command:
    - kube-apiserver
    # 将etcd ca文件修改为默认的ca.crt文件
    - --etcd-cafile=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
......

除此之外还需要替换 requestheader-client-ca-file 文件,默认是 /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt 文件,现在也需要替换成默认的 CA 文件,否则使用聚合 API,比如安装了 metrics-server 后执行 kubectl top 命令就会报错:

$ cp /etc/kubernetes/pki/ca.crt /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
$ cp /etc/kubernetes/pki/ca.key /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.key

这样我们就得到了一个 10 年证书的 k8s 集群,还可以通过重新编译 kubeadm 来实现一个 10 年证书的,这个我没有尝试,不过在初始化集群的时候也是一个方法。

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