k8s集群的CA证书过期处理

制作延期的CA证书

使用go语言开发的证书生成工具cfssl（必须）

获取CA全名

cfssl certinfo -cert /etc/kubernetes/pki/ca.crt

准备签发申请配置

把原CA的组织、名称信息写入申请配置，并设置新CA证书的过期时间为10年后

tee ca-cfssl-csr.json <<-'EOF'
{
  "CA": {
    "expiry": "87600h",
    "pathlen": 2
  },
  "names":[{
      "C": "",
      "ST": "",
      "L": "",
      "O": "",
      "OU": ""
    }
  ],
  "CN": "kubernetes"
}
EOF

生成新CA

cfssl开启参数initca，传入原CA私钥，保持新生成的CA公钥与之前一致

cfssl gencert -initca=true -ca-key ca.key ca-cfssl-csr.json | cfssljson -bare ca-20240406

不能使用openssl来生成CA，因为kubeadm、kube-apiserver是golang开发的，golang的pki工具包核对证书链时，要求CA证书的rawSubject、客户端证书里记录的rawIssuer完全一致；而cfssl、kubeadm都是golang开发的，能够把信息相同的Subject对象（即CA证书的组织、名称）序列化为一致的rawSubject（DER字节数组）

验证并替换CA

确认新CA是否可以用于验证原CA签发的证书

openssl verify -CAfile ca-20240406.pem apiserver.crt
# 备份原CA
mv ca.crt ca-20191001.crt
mv ca-20240406.pem ca.crt

更新master组件的CA配置

kube-apiserver

apiserver的client-ca-file参数，用于验证其他master组件、kubelet的客户端证书的合法性，默认指向/etc/kubernetes/pki/ca.crt；
ca.crt文件更新后，重启apiserver即可。
requestheader-client-ca-file、etcd-cafile参数指向的其他ca文件，如需延期，也是按照相同步骤来生成延期的新ca文件

kube-controller-manager

controller-manager连接apiserver的配置信息，默认放在/etc/kubernetes/controller-manager.conf文件里；
controller-manager.conf文件里certificate-authority-data字段的值，就是对/etc/kubernetes/pki/ca.crt文件的base64 with padding编码；
root-ca-file参数控制的是注入到ServiceAccount secret里的CA数据，也是指向/etc/kubernetes/pki/ca.crt；
cluster-signing-cert-file参数控制的是签发客户端证书的CA，也是指向/etc/kubernetes/pki/ca.crt；
需要替换certificate-authority-data字段后重启controller-manager

kube-scheduler

更新/etc/kubernetes/scheduler.conf里的certificate-authority-data后重启scheduler

kube-admin

更新/etc/kubernetes/admin.conf里的certificate-authority-data；
把admin.conf复制到~/.kube/config里，供kubectl使用

检查证书过期时间

检查apiserver服务端证书、检查配置文件里的客户端证书（client-certificate-data）、检查CA证书：

kubeadm certs check-expiration

更新ServiceAccount secret

controller-manager的root-ca-file更新后，会自动更新所有ServiceAccount secret里的ca.crt字段（用于验证apiserver服务端证书的合法性）；
使用了ServiceAccount来查询/管理集群配置的系统组件，如kube-proxy、calico、coredns，需要手动重启，以重新加载由ServiceAccount secret注入的CA文件

kubectl rollout restart deployment coredns -n kube-system

ServiceAccount secret里的token部分，就是一个JWT，且不含expire信息，不会过期

更新node组件配置的CA

更新kubelet连接配置

更新/etc/kubernetes/kubelet.conf里的certificate-authority-data后重启kubelet；
kubelet及时恢复与apiserver的通讯，不会影响宿主机已运行的pod

签发kubelet自动申请的客户端证书

kubelet发现自己的证书快过期后，会自动申请续期自己的客户端证书；如果申请的证书可用时间超过了ca本身的有效期，则不允许申请；集群ca更新后，就可以看到待签发的证书申请记录

kubectl get csr
# 批量通过申请
kubectl get csr | grep 'Pending'| cut -d ' ' -f 1 |xargs -I{} kubectl certificate approve {}

批准签发证书后，到宿主机查看新的kubelet证书

# 默认的kubelet证书存放位置
ls -al /var/lib/kubelet/pki/

更新master组件的服务端/客户端证书（可选）

如果不想每年手动生成新的证书，可以自己制作长期证书

kube-apiserver

使用原证书的信息，使用原证书的私钥，制作csr文件；
csr文件包含了证书subject（所属组织、证书名称）、公钥原文这两个关键信息，并使用私钥进行了自签名

/usr/bin/openssl x509 -x509toreq -in apiserver.crt -signkey apiserver.key -out apiserver.csr
# 查看csr内容
/usr/bin/openssl req -text -noout -in apiserver.csr

根据csr文件，使用CA私钥签发证书

# 指定证书的密钥用法（TLS密钥协商）、扩展用途（服务端证书）、可选名称(域名和IP)
tee apiserver_ext.cnf <<-'EOF'
basicConstraints = CA:FALSE
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid,issuer
keyUsage = critical, digitalSignature, keyEncipherment
extendedKeyUsage = serverAuth
subjectAltName = @alt_names
[alt_names]
DNS.1= kubernetes
DNS.2 = kubernetes.default
DNS.3 = kubernetes.default.svc
DNS.4 = kubernetes.default.svc.cluster.local
DNS.5 = <服务器名字/域名>
IP.1 = 10.96.0.1
IP.2 = <服务器IP/反向代理IP>
EOF
# 制作10年有效期的证书
/usr/bin/openssl x509 -req -days 3650 -in apiserver.csr -extfile apiserver_ext.cnf -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out apiserver-new20240305.crt
# 验证新证书
/usr/bin/openssl verify -CAfile ca.crt -verbose apiserver-new20240305.crt

覆盖原先的apiserver.crt文件，重启apiserver即可

kube-admin

从/etc/kubernetes/admin.conf里获取admin的客户端证书和私钥；
client-certificate-data，进行base64 decode后得到的文本保存为kube-admin.crt文件；
client-key-data，进行base64 decode后得到的文本保存为kube-admin.key文件

/usr/bin/openssl x509 -x509toreq -in kube-admin.crt -signkey kube-admin.key -out kube-admin.csr

使用CA私钥签发证书

tee kube-admin_ext.cnf <<-'EOF'
basicConstraints = CA:FALSE
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid,issuer
keyUsage = critical, digitalSignature, keyEncipherment
extendedKeyUsage = clientAuth
EOF
# 制作10年有效期的证书
/usr/bin/openssl x509 -req -days 3650 -in kube-admin.csr -extfile kube-admin_ext.cnf -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out kube-admin-new20240305.crt
# 验证新证书
/usr/bin/openssl verify -CAfile ca.crt -verbose kube-admin-new20240305.crt

更新admin.conf文件，把kube-admin-new20240305.crt文件进行base64 with padding编码，填回client-certificate-data字段；
把admin.conf复制到~/.kube/config里，供kubectl使用