二进制搭建kubernetes多master集群【一、使用TLS证书搭建etcd集群】

上一篇我们介绍了kubernetes集群架构以及系统参数配置，参考：二进制搭建kubernetes多master集群【开篇、集群环境和功能介绍】

下面本文etcd集群才用三台centos7.5搭建完成。

etcd1：192.168.80.4

etcd2：192.168.80.5

etcd3：192.168.80.6

一、创建CA证书和密钥

kubernetes 系统各组件需要使用 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) 证书和秘钥文件，CA 是自签名的证书，用来签名后续创建的其它 TLS 证书。

下面步骤是在k8s-master1上操作的。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/cert 目录下的证书拷贝到新节点上即可。

1、安装 CFSSL

curl -o /usr/local/bin/cfssl https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
curl -o /usr/local/bin/cfssljson https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*

2、创建CA配置文件

mkdir -p /etc/kubernetes/cert && cd /etc/kubernetes/cert

cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
        "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ],
        "expiry": "87600h"
      }
    }
  }
}
EOF

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；

3、创建CA证书签名请求

cat > ca-csr.json <<EOF
{
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

• 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)；
• kube-apiserver 将提取的 User、Group 作为 RBAC 授权的用户标识；

生成 CA 证书和私钥：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca

4、创建etcd证书签名请求文件

cat > etcd-csr.json <<EOF
{
  "CN": "etcd",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "192.168.80.4",
    "192.168.80.5",
    "192.168.80.6"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

• hosts 字段指定授权使用该证书的 etcd 节点 IP 或域名列表，这里将 etcd 集群的三个节点 IP 都列在其中;

生成 CA 证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem 
    -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem 
    -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json 
    -profile=kubernetes etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd

5、将*.pem证书分发到3台etcd的/etc/kubernetes/cert目录下

[root@k8s-master1 cert]# scp *.pem etcd1:/etc/kuberneters/cert
[root@k8s-master1 cert]# scp *.pem etcd2:/etc/kuberneters/cert
[root@k8s-master1 cert]# scp *.pem etcd3:/etc/kuberneters/cert

 ETCD使用证书的组件如下：

• etcd：使用 ca.pem、etcd-key.pem、etcd.pem；

二、部署etcd集群

在三个节点都安装etcd，下面的操作需要再三个节点都执行一遍

1、下载etcd安装包

wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.3.10/etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
tar zxf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
cp  etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd* /usr/local/bin

2、创建工作目录

mkdir -p /var/lib/etcd

3、创建systemd unit 文件（红色字填写对应etcd主机的名称和ip）

cat > /etc/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
Documentation=https://github.com/coreos

[Service]
Type=notify
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
ExecStart=/usr/local/bin/etcd 
  --name etcd1 
  --cert-file=/etc/kubernetes/cert/etcd.pem 
  --key-file=/etc/kubernetes/cert/etcd-key.pem 
  --peer-cert-file=/etc/kubernetes/cert/etcd.pem 
  --peer-key-file=/etc/kubernetes/cert/etcd-key.pem 
  --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem 
  --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem 
  --initial-advertise-peer-urls https://192.168.80.4:2380 
  --listen-peer-urls https://192.168.80.4:2380 
  --listen-client-urls https://192.168.80.4:2379,http://127.0.0.1:2379 
  --advertise-client-urls https://192.168.80.4:2379 
  --initial-cluster-token etcd-cluster-0 
  --initial-cluster etcd1=https://192.168.80.4:2380,etcd2=https://192.168.80.5:2380,etcd3=https://192.168.80.6:2380 
  --initial-cluster-state new 
  --data-dir=/var/lib/etcd
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

为了保证通信安全，需要指定 etcd 的公私钥(cert-file和key-file)、Peers 通信的公私钥和 CA 证书(peer-cert-file、peer-key-file、peer-trusted-ca-file)、客户端的CA证书（trusted-ca-file）； 

创建etcd.pem 证书时使用的 etcd-csr.json 文件的 hosts 字段包含所有 etcd 节点的IP，否则证书校验会出错；
–initial-cluster-state 值为 new 时，–name 的参数值必须位于 –initial-cluster 列表中.

4、启动etcd服务并且设置开机自启动

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable etcd
sudo systemctl start etcd

5、查看etcd服务状态信息

systemctl status etcd

最先启动的 etcd 进程会卡住一段时间，等待其它节点上的 etcd 进程加入集群，为正常现象。

6、验证etcd集群状态，以及查看leader,在任何一个etcd节点执行

[root@etcd1 cert]# etcdctl --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem --cert-file=/etc/kubernetes/cert/etcd.pem --key-file=/etc/kubernetes/cert/etcd-key.pem cluster-health
  member 1ee23928cd50adb0 is healthy: got healthy result from https://192.168.80.6:2379
  member 535d7a5dfde52a30 is healthy: got healthy result from https://192.168.80.4:2379
  member 8476403d43c0e204 is healthy: got healthy result from https://192.168.80.5:2379

[root@etcd1 cert]# etcdctl --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem --cert-file=/etc/kubernetes/cert/etcd.pem --key-file=/etc/kubernetes/cert/etcd-key.pem member list
  1ee23928cd50adb0: name=etcd3 peerURLs=https://192.168.80.6:2380 clientURLs=https://192.168.80.6:2379 isLeader=false
  535d7a5dfde52a30: name=etcd1 peerURLs=https://192.168.80.4:2380 clientURLs=https://192.168.80.4:2379 isLeader=false
  8476403d43c0e204: name=etcd2 peerURLs=https://192.168.80.5:2380 clientURLs=https://192.168.80.5:2379 isLeader=true

7、举例：etcdctl调用集群创建/kubernetes/network的key

[root@etcd3 cert]# etcdctl --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem --cert-file=/etc/kubernetes/cert/etcd.pem --key-file=/etc/kubernetes/cert/etcd-key.pem mkdir /kubernetes/network

至此ETCD TLS证书集群部署完成。

 下一篇是关于docker使用flannel网络的配置，请参考：二进制搭建kubernetes多master集群【二、配置flannel网络】