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3.3. 使用服务提供的证书 secret 保护服务流量

3.3.1. 了解服务用证书
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服务用证书旨在为需要加密的复杂中间件应用程序提供支持。这些证书是作为 TLS web 服务器证书发布的。

service-ca 控制器使用 x509.SHA256WithRSA 签名算法来生成服务证书。

生成的证书和密钥采用 PEM 格式，分别存储在所创建 secret 的 tls.crt 和 tls.key 中。证书和密钥在接近到期时自动替换。

用于发布服务证书的服务 CA 证书在 26 个月内有效，并在有效期少于 13 个月时进行自动轮转。轮转后，以前的服务 CA 配置仍会被信任直到其过期为止。这将为所有受影响的服务建立一个宽限期，以在过期前刷新其密钥内容。如果没有在这个宽限期内对集群进行升级（升级会重启服务并刷新其密钥），您可能需要手动重启服务以避免在上一个服务 CA 过期后出现故障。

注意

您可以使用以下命令来手动重启集群中的所有 pod。此命令会导致服务中断，因为它将删除每个命名空间中运行的所有 pod。这些 Pod 会在删除后自动重启。 

$ for I in $(oc get ns -o jsonpath='{range .items[*]} {.metadata.name}{"\n"} {end}'); \
      do oc delete pods --all -n $I; \
      sleep 1; \
      done
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3.3.2. 添加服务证书
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要保证与服务的通信的安全，请在与服务相同的命名空间中将签名的服务证书和密钥对生成 secret。

生成的证书仅对内部服务 DNS 名称 <service.name>.<service.namespace>.svc 有效，并且只适用于内部通信。如果您的服务是一个无头服务（未设置 clusterIP 值），则生成的证书还包含通配符主题，格式为 *.<service.name>.<service.namespace>.svc。

重要

因为生成的证书包含无头服务的通配符主题，因此如果您的客户端必须区分不同的 pod，则不得使用服务 CA。在这种情况下：

  • 使用其他 CA 生成各个 TLS 证书。
  • 对于定向到单个 pod 且不得被其他 pod 模拟的连接，不接受服务 CA 作为可信 CA。这些连接必须配置为信任用于生成单个 TLS 证书的 CA。

先决条件

  • 必须定义了服务。

流程

  1. 使用 service.beta.openshift.io/serving-cert-secret-name 注解该服务： 

    $ oc annotate service <service_name> \
    1 
    
     service.beta.openshift.io/serving-cert-secret-name=<secret_name>
    2
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    1
    将 <service_name> 替换为要保护的服务的名称。
    2
    <secret_name> 是生成的 secret 的名称，该 secret 包含证书和密钥对。
    注意

    为方便起见，建议这个值与 <service_name> 相同。

    例如，使用以下命令来注解服务 test1: 

    $ oc annotate service test1 service.beta.openshift.io/serving-cert-secret-name=test1
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  2. 检查服务以确认是否存在注解： 

    $ oc describe service <service_name>
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    输出示例

    ...
Annotations:              service.beta.openshift.io/serving-cert-secret-name: <service_name>
                          service.beta.openshift.io/serving-cert-signed-by: openshift-service-serving-signer@1556850837
...
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  3. 在集群为服务生成 secret 后，Pod spec 可以挂载它，pod 将在可用后运行。

3.3.3. 将服务 CA 捆绑包添加到配置映射中
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pod 可以通过挂载具有 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解的 ConfigMap 对象来访问服务证书颁发机构(CA)证书。在注解配置映射后，集群会自动将服务 CA 证书注入配置映射上的 service-ca.crt 键。访问此 CA 证书可让 TLS 客户端使用 service serving 证书验证服务的连接。

重要

将此注解添加到配置映射后，OpenShift Service CA Operator 会删除配置映射中的所有数据。考虑使用单独的配置映射来包含 service-ca.crt，而不是使用存储 pod 配置的同一配置映射。

流程

  1. 输入以下命令，使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解来注解配置映射： 

    $ oc annotate configmap <config_map_name> \
    1 
    
     service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
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    1
    将 <config_map_name> 替换为配置映射的名称。
    注意

    在卷挂载中明确引用 service-ca.crt 键可防止 pod 启动，直到配置映射使用 CA 捆绑包注入为止。您可以通过在卷的 serving 证书配置中将 可选 参数设置为 true 来覆盖此行为。

  2. 查看配置映射，以确保注入了服务 CA 捆绑包： 

    $ oc get configmap <config_map_name> -o yaml
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    CA 捆绑包在 YAML 输出中作为 service-ca.crt 键的值显示： 

    apiVersion: v1
data:
  service-ca.crt: |
    -----BEGIN CERTIFICATE-----
...
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  3. 通过配置 Deployment 对象，将配置映射作为卷挂载到 pod 中存在的每个容器中。

    为挂载的配置映射定义卷的 Deployment 对象示例

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-example-custom-ca-deployment
  namespace: my-example-custom-ca-ns
spec:
  ...
    spec:
      ...
      containers:
        - name: my-container-that-needs-custom-ca
          volumeMounts:
          - name: trusted-ca
            mountPath: /etc/pki/ca-trust/extracted/pem
            readOnly: true
      volumes:
      - name: trusted-ca
        configMap:
          name: <config_map_name>
    1 
    
          items:
            - key: ca-bundle.crt
    2 
    
              path: tls-ca-bundle.pem
    3 
    
# ...
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    1
    指定在过程之前的步骤中注解的配置映射的名称。
    2
    CA-bundle.crt 需要作为 ConfigMap 密钥。
    3
    TLS-ca-bundle.pem 需要作为 ConfigMap 的路径。

3.3.4. 将服务 CA 捆绑包添加到 API 服务
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您可以使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解 APIService 对象，使其 spec.caBundle 字段由服务 CA 捆绑包填充。这可让 Kubernetes API 服务器验证用于保护目标端点的安全的服务 CA 证书。

流程

  1. 使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解 API 服务： 

    $ oc annotate apiservice <api_service_name> \
    1 
    
     service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
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    1
    将 <api_service_name> 替换为要注解的 API 服务的名称。

    例如，使用以下命令来注解 API 服务 test1: 

    $ oc annotate apiservice test1 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
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  2. 查看 API 服务，以确保注入了服务 CA 捆绑包： 

    $ oc get apiservice <api_service_name> -o yaml
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    CA 捆绑包在 YAML 输出中的 spec.caBundle 字段中显示： 

    apiVersion: apiregistration.k8s.io/v1
kind: APIService
metadata:
  annotations:
    service.beta.openshift.io/inject-cabundle: "true"
...
spec:
  caBundle: <CA_BUNDLE>
...
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您可以使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解 CustomResourceDefinition（CRD）对象，使其 spec.conversion.webhook.clientConfig.caBundle 字段 由服务 CA 捆绑包填充。这可让 Kubernetes API 服务器验证用于保护目标端点的安全的服务 CA 证书。

注意

只有在 CRD 被配置为使用 webhook 进行转换，才会将服务 CA 捆绑包注入 CRD。只有在 CRD 的 webhook 需要使用服务 CA 证书时，注入服务 CA 捆绑包才有意义。

流程

  1. 使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解 CRD： 

    $ oc annotate crd <crd_name> \
    1 
    
     service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
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    1
    将 <crd_name> 替换为要注解的 CRD 的名称。

    例如，使用以下命令来注解 CRD test1: 

    $ oc annotate crd test1 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
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  2. 查看 CRD，以确保注入了服务 CA 捆绑包： 

    $ oc get crd <crd_name> -o yaml
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    CA 捆绑包在 YAML 输出中的 spec.conversion.webhook.clientConfig.caBundle 字段中显示： 

    apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  annotations:
    service.beta.openshift.io/inject-cabundle: "true"
...
spec:
  conversion:
    strategy: Webhook
    webhook:
      clientConfig:
        caBundle: <CA_BUNDLE>
...
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您可以使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解 MutatingWebhookConfiguration 对象，使每个 webhook 的 clientConfig.caBundle 字段由服务 CA 捆绑包填充。这可让 Kubernetes API 服务器验证用于保护目标端点的安全的服务 CA 证书。

注意

不要为 admission webhook 配置设置此注解，不同的 webhook 需要指定不同的 CA 捆绑包。如果您这样做了，则会为所有 webhook 注入这个服务 CA 捆绑包。

流程

  1. 使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解变异 Webhook 配置： 

    $ oc annotate mutatingwebhookconfigurations <mutating_webhook_name> \
    1 
    
     service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
    Copy to Clipboard Toggle word wrap
    1
    将 <mutating_webhook_name> 替换为要注解的变异 Webhook 配置的名称。

    例如，使用以下命令来注解变异 Webhook 配置 test1: 

    $ oc annotate mutatingwebhookconfigurations test1 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
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  2. 查看变异 Webhook 配置，以确保注入了服务 CA 捆绑包： 

    $ oc get mutatingwebhookconfigurations <mutating_webhook_name> -o yaml
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    CA 捆包在 YAML 输出中所有 webhook 的 clientConfig.caBundle 字段中显示： 

    apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1
kind: MutatingWebhookConfiguration
metadata:
  annotations:
    service.beta.openshift.io/inject-cabundle: "true"
...
webhooks:
- myWebhook:
  - v1beta1
  clientConfig:
    caBundle: <CA_BUNDLE>
...
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您可以使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解 ValidatingWebhookConfiguration 对象，使每个 webhook 的 clientConfig.caBundle 字段 由服务 CA 捆绑包填充。这可让 Kubernetes API 服务器验证用于保护目标端点的安全的服务 CA 证书。

注意

不要为 admission webhook 配置设置此注解，不同的 webhook 需要指定不同的 CA 捆绑包。如果您这样做了，则会为所有 webhook 注入这个服务 CA 捆绑包。

流程

  1. 使用 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true 注解验证 Webhook 配置： 

    $ oc annotate validatingwebhookconfigurations <validating_webhook_name> \
    1 
    
     service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
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    1
    将 <validating_webhook_name> 替换为要注解的验证 webhook 配置的名称。

    例如，使用以下命令来注解验证 webhook 配置 test1: 

    $ oc annotate validatingwebhookconfigurations test1 service.beta.openshift.io/inject-cabundle=true
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

  2. 查看验证 Webhook 配置，以确保注入了服务 CA 捆绑包： 

    $ oc get validatingwebhookconfigurations <validating_webhook_name> -o yaml
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    CA 捆包在 YAML 输出中所有 webhook 的 clientConfig.caBundle 字段中显示： 

    apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1
kind: ValidatingWebhookConfiguration
metadata:
  annotations:
    service.beta.openshift.io/inject-cabundle: "true"
...
webhooks:
- myWebhook:
  - v1beta1
  clientConfig:
    caBundle: <CA_BUNDLE>
...
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3.3.8. 手动轮转生成的服务证书
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您可以通过删除关联的 secret 来轮换服务证书。删除 secret 会导致自动创建新 secret，进而生成新的证书。

先决条件

  • 必须为服务生成了包含证书和密钥对的 secret。

流程

  1. 检查该服务以确定包含证书的 secret。这可以在 service-cert-secret-name 注解中找到，如下所示。 

    $ oc describe service <service_name>
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    输出示例

    ...
service.beta.openshift.io/serving-cert-secret-name: <secret>
...
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  2. 删除为服务生成的 secret。此过程将自动重新创建 secret。 

    $ oc delete secret <secret>
    1
    Copy to Clipboard Toggle word wrap
    1
    将 <secret> 替换为前一步中的 secret 名称。

  3. 通过获取新 secret 并检查 AGE 来确认已经重新创建了证书。 

    $ oc get secret <service_name>
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    输出示例

    NAME              TYPE                DATA   AGE
<service.name>    kubernetes.io/tls   2      1s
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3.3.9. 手动轮转服务 CA 证书
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服务 CA 在 26 个月内有效，并在有效期少于 13 个月时进行刷新。

如果需要，您可以按照以下步骤手动刷新服务 CA。

警告

手动轮换的服务 CA 不会保留对上一个服务 CA 的信任。在集群中的 pod 重启完成前，您的服务可能会临时中断。pod 重启可以确保 Pod 使用由新服务 CA 发布的证书服务。

先决条件

  • 必须以集群管理员身份登录。

流程

  1. 使用以下命令，查看当前服务 CA 证书的到期日期。 

    $ oc get secrets/signing-key -n openshift-service-ca \
     -o template='{{index .data "tls.crt"}}' \
     | base64 --decode \
     | openssl x509 -noout -enddate
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  2. 手动轮转服务 CA。此过程会生成一个新的服务 CA，用来为新服务证书签名。 

    $ oc delete secret/signing-key -n openshift-service-ca
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  3. 要将新证书应用到所有服务，请重启集群中的所有 pod。此命令确保所有服务都使用更新的证书。 

    $ for I in $(oc get ns -o jsonpath='{range .items[*]} {.metadata.name}{"\n"} {end}'); \
      do oc delete pods --all -n $I; \
      sleep 1; \
      done
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    警告

    此命令会导致服务中断，因为它将遍历并删除每个命名空间中运行的 Pod。这些 Pod 会在删除后自动重启。

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