kubernetes单Master集群部署--环境准备(1)

1、Kubernetes部署方式

• minikube

Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单点的Kubernetes，尝试Kubernetes或日常开发的用户使用。不能用于生产环境。

官方地址：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube/

• kubeadm

Kubeadm也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。

官方地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

• 二进制包

从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。

小结：
生产环境中部署Kubernetes集群，只有Kubeadm和二进制包可选，Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。我们这里使用二进制包部署Kubernetes集群，我也是推荐大家使用这种方式，虽然手动部署麻烦点，但学习很多工作原理，更有利于后期维护。

 

2、软件环境

 

软件	版本
操作系统	CentOS7.5_x64
Docker	18-ce
Kubernetes	1.12

3、服务器角色

角色	IP	组件
k8s-master	10.11.97.191	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-node1	10.11.97.71	kubelet，kube-proxy，docker，flannel，etcd
k8s-node2	10.11.97.181	kubelet，kube-proxy，docker，flannel，etcd

4、自签SSL证书

 

CA(Certification Authority)证书，指的是权威机构给我们颁发的证书。

密钥就是用来加解密用的文件或者字符串。密钥在非对称加密的领域里，指的是私钥和公钥，他们总是成对出现，其主要作用是加密和解密。常用的加密强度是2048bit。

RSA即非对称加密算法。非对称加密有两个不一样的密码，一个叫私钥，另一个叫公钥，用其中一个加密的数据只能用另一个密码解开，用自己的都解不了，也就是说用公钥加密的数据只能由私钥解开。

 

证书签名请求(CSR)

CSR(Certificate Signing Request)，它是向CA机构申请数字×××书时使用的请求文件。在生成请求文件前，我们需要准备一对对称密钥。私钥信息自己保存，请求中会附上公钥信息以及国家，城市，域名，Email等信息，CSR中还会附上签名信息。

当我们准备好CSR文件后就可以提交给CA机构，等待他们给我们签名，签好名后我们会收到crt文件，即证书。

注意：CSR并不是证书。而是向权威证书颁发机构获得签名证书的申请。

把CSR交给权威证书颁发机构,权威证书颁发机构对此进行签名,完成。保留好CSR,当权威证书颁发机构颁发的证书过期的时候,你还可以用同样的CSR来申请新的证书,key保持不变.

 

数字签名

数字签名就是"非对称加密+摘要算法"，其目的不是为了加密，而是用来防止他人篡改数据。

其核心思想是：比如A要给B发送数据，A先用摘要算法得到数据的指纹，然后用A的私钥加密指纹，加密后的指纹就是A的签名，B收到数据和A的签名后，也用同样的摘要算法计算指纹，然后用A公开的公钥解密签名，比较两个指纹，如果相同，说明数据没有被篡改，确实是A发过来的数据。

假设C想改A发给B的数据来欺骗B，因为篡改数据后指纹会变，要想跟A的签名里面的指纹一致，就得改签名，但由于没有A的私钥，所以改不了，如果C用自己的私钥生成一个新的签名，B收到数据后用A的公钥根本就解不开。

常用的摘要算法有MD5、SHA1、SHA256。

使用私钥对需要传输的文本的摘要进行加密，得到的密文即被称为该次传输过程的签名。

数字证书和公钥

数字证书则是由证书认证机构（CA）对证书申请者真实身份验证之后，用CA的根证书对申请人的一些基本信息以及申请人的公钥进行签名（相当于加盖发证书机 构的公章）后形成的一个数字文件。实际上，数字证书就是经过CA认证过的公钥，除了公钥，还有其他的信息，比如Email，国家，城市，域名等。

 

k8s证书生成过程

1、创建认证中心(CA)

CFSSL可以创建一个获取和操作证书的内部认证中心。

运行认证中心需要一个CA证书和相应的CA私钥。任何知道私钥的人都可以充当CA颁发证书。因此，私钥的保护至关重要。

生成CA证书和私钥(root 证书和私钥)

创建一个文件ca-csr.json：

{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}

　　

• CN: Common Name，浏览器使用该字段验证网站是否合法，一般写的是域名。非常重要。浏览器使用该字段验证网站是否合法

• C: Country， 国家

• L: Locality，地区，城市

• O: Organization Name，组织名称，公司名称

• OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门

• ST: State，州，省

 

生成CA证书和CA私钥和CSR(证书签名请求):

# cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca  ## 初始化ca
# ls ca*
ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem
该命令会生成运行CA所必需的文件ca-key.pem（私钥）和ca.pem（证书），还会生成ca.csr（证书签名请求），用于交叉签名或重新签名。

使用现有的CA私钥，重新生成：

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

　使用现有的CA私钥和CA证书，重新生成：

cfssl gencert -renewca -ca cert.pem -ca-key key.pem

　　

查看cert(证书信息):

# cfssl certinfo -cert ca.pem

 

查看CSR(证书签名请求)信息：

# cfssl certinfo -csr ca.csr

2、配置证书生成策略

　cat ca-config.json

{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}

　　

这个策略，有一个默认的配置，和一个profile，可以设置多个profile，这里的profile是kubernetes。

• 默认策略，指定了证书的有效期是一年(8760h)

• etcd策略，指定了证书的用途

• 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

 

cfssl常用命令：

• cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca ## 初始化ca

• cfssl gencert -initca -ca-key key.pem ca-csr.json | cfssljson -bare ca ## 使用现有私钥, 重新生成

• cfssl certinfo -cert ca.pem

• cfssl certinfo -csr ca.csr

 

 

 

5、架构图

 

6、安装环境目录

ll /opt/kubernetes/

[root@k8s-master01 cfg]# ll /opt/kubernetes/
total 12
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jul 26 07:31 bin
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jul 26 08:00 cfg
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jul 26 07:55 ssl

• bin：二进制目录
• cfg：配置文件目录
• ssl：证书目录