使用cert-manager实现Ingress https

什么是https

超文本传输协议HTTP协议被用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息，HTTP协议以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息，因此，HTTP协议不适合传输一些敏感信息，比如：信用卡号、密码等支付信息。

为了解决HTTP协议的这一缺陷，需要使用另一种协议：安全套接字层超文本传输协议HTTPS，为了数据传输的安全，HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL协议，SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间的通信加密。http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。

什么是cert-manager

cert-manager 是一个云原生证书管理开源项目，用于在 Kubernetes 集群中提供 HTTPS 证书并自动续期，支持 Let’s Encrypt, HashiCorp Vault 这些免费证书的签发。在Kubernetes集群中，我们可以通过 Kubernetes Ingress 和 Let’s Encrypt 实现外部服务的自动化 HTTPS。

在Kubernetes集群中使用 HTTPS 协议，需要一个证书管理器、一个证书自动签发服务，主要通过 Ingress 来发布 HTTPS 服务，因此需要Ingress Controller并进行配置，启用 HTTPS 及其路由。

环境依赖

• 本文使用 Helm 安装，所以请确保 Helm 已安装，且版本最好>2.10
• 集群必须已经装有 Ingress Controller
• 外部客户端配置hosts，IP 指向 Ingress Controller 对外暴露的地址（如果IP是公网地址并做了域名解析，则无需配置）

部署cert-manager

使用helm安装cert-manager

安装 CustomResourceDefinition资源

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/jetstack/cert-manager/release-0.7/deploy/manifests/00-crds.yaml

创建cert-manager namespace

kubectl create namespace cert-manager

标记cert-Manager命名空间以禁用资源验证

kubectl label namespace cert-manager certmanager.k8s.io/disable-validation=true

添加 Jetstack Helm repository

helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io

更新本地Helm chart repository

helm repo update

使用Helm chart安装cert-manager

helm install \
  --name cert-manager \
  --namespace cert-manager \
  --version v0.7.0 \
  jetstack/cert-manager

查看cert-manager部署结果

# kubectl get pods --namespace cert-manager
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
cert-manager-5658b7db79-824lt              1/1     Running   0          11h
cert-manager-cainjector-768fd47f68-ls6zh   1/1     Running   0          11h
cert-manager-webhook-5b4bc6b547-8qk2v      1/1     Running   0          11h

创建ClusterIssuer

我们需要先创建一个签发机构，cert-manager 给我们提供了 Issuer 和 ClusterIssuer 这两种用于创建签发机构的自定义资源对象，Issuer 只能用来签发自己所在 namespace 下的证书，ClusterIssuer 可以签发任意 namespace 下的证书，这里以 ClusterIssuer 为例创建一个签发机构：

# cat issuer.yaml 
apiVersion: certmanager.k8s.io/v1alpha1
kind: ClusterIssuer
metadata:
  name: letsencrypt-prod
spec:
  acme:
    server: https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory
    email: xxxx@126.com
    privateKeySecretRef:
      name: letsencrypt-prod
    http01: {}

说明：

• metadata.name 是我们创建的签发机构的名称，后面我们创建证书的时候会引用它
• spec.acme.email 是你自己的邮箱，证书快过期的时候会有邮件提醒，不过 cert-manager 会利用 acme 协议自动给我们重新颁发证书来续期
• spec.acme.server 是 acme 协议的服务端，我们这里用 Let’s Encrypt，这个地址就写死成这样就行
• spec.acme.privateKeySecretRef 指示此签发机构的私钥将要存储到哪个 Secret 对象中，名称不重要
• spec.acme.http01 这里指示签发机构使用 HTTP-01 的方式进行 acme 协议 (还可以用 DNS 方式，acme 协议的目的是证明这台机器和域名都是属于你的，然后才准许给你颁发证书)

部署

# kubectl apply -f issuer.yaml

查看clusterissuer创建结果

# kubectl get clusterissuer
NAME               AGE
letsencrypt-prod   11m

创建Certificate

有了签发机构，接下来我们就可以生成免费证书了，cert-manager 给我们提供了 Certificate 这个用于生成证书的自定义资源对象，它必须局限在某一个 namespace 下，证书最终会在这个 namespace 下以 Secret 的资源对象存储，创建一个 Certificate 对象：

# cat cert.yaml 
apiVersion: certmanager.k8s.io/v1alpha1
kind: Certificate
metadata:
  name: dashboard-imroc-io
  namespace: istio-system
spec:
  secretName: dashboard-imroc-io
  issuerRef:
    name: letsencrypt-prod
    kind: ClusterIssuer
  dnsNames:
  - istio.kiali.com
  acme:
    config:
    - http01:
        ingressClass: traefik
      domains:
      - istio.kiali.com

说明：

• spec.secretName 指示证书最终存到哪个 Secret 中
• spec.issuerRef.kind 值为 ClusterIssuer 说明签发机构不在本 namespace 下，而是在全局
• spec.issuerRef.name 我们创建的签发机构的名称 (ClusterIssuer.metadata.name)
• spec.dnsNames 指示该证书的可以用于哪些域名
• spec.acme.config.http01.ingressClass 使用 HTTP-01 方式校验该域名和机器时，cert-manager 会尝试创建Ingress 对象来实现该校验，如果指定该值，会给创建的 Ingress 加上 kubernetes.io/ingress.class 这个 annotation，如果我们的 Ingress Controller 是 traefik Ingress Controller，指定这个字段可以让创建的 Ingress 被 traefik Ingress Controller 处理。
• spec.acme.config.http01.domains 指示该证书的可以用于哪些域名

执行部署命令

# kubectl apply -f cert.yaml

查看certificate创建结果

# kubectl get certificate -n istio-system
NAME                 AGE
dashboard-imroc-io   54s

执行上述步骤，如有问题，可使用如下命令排查原因

# kubectl describe -n istio-system certificate dashboard-imroc-io
# kubectl describe clusterissuer letsencrypt-prod

查看生成的secret 结果

# kubectl get secret -n istio-system | grep dashboard-imroc-io
dashboard-imroc-io                              kubernetes.io/tls                     3      2m32s

测试Ingress使用https

创建一个nginx

# cat test-nginx.yaml 
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 443
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    app: my-nginx
spec:
  ports:
  - port: 443
    protocol: TCP
    name: https
  selector:
    run: my-nginx
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-nginx
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "traefik"
    kubernetes.io/tls-acme: "true"
	certmanager.k8s.io/cluster-issuer: "letsencrypt-prod"
spec:
  rules:
  - host: test.nginx.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: my-nginx
          servicePort: 443
        path: /
  tls:
  - secretName: dashboard-imroc-io
    hosts:
    - test.nginx.com

需要注意的是上面我们添加的两个annotations非常重要，这个将告诉 Cert Manager 去生成证书，然后由于我们这里要使用 HTTPS，所以我们需要添加一个 tls 证书，而证书就是通过k8sui-tls这个 Secret 对象来提供的，要注意的是这个 Secret 对象并不是我们手动创建的，而是 Cert Manager 自动创建的证书对应的对应。然后直接创建这个资源对象即可：

# kubectl apply -f test-nginx.yaml

创建完成后隔一会儿我们可以看到会多出现一个随机名称的 Ingress 对象，这个 Ingress 对象就是用来专门验证证书的：

# kubectl get ingress -n istio-system
NAME                        HOSTS                    ADDRESS   PORTS     AGE
cm-acme-http-solver-z562f   test.nginx.com                     80        62s

我们可以通过 Traefik 的 Dashboard 可以观察到这一变化，验证成功后，这个 Ingress 对象也自动删除了：

这个时候我们可以去describe下我们的 Ingress 对象，查看有无报错

# kubectl describe ingress my-nginx

同样我们可以去查看 Cert manager 的 Pod 日志信息：

# kubectl logs -f cert-manager-5658b7db79-824lt --namespace cert-manager

最后，我们来打开浏览器使用https访问服务

到这里我们就完成了使用Let’s Encrypt实现Kubernetes Ingress自动化 HTTPS。

参考资料
项目地址：https://github.com/jetstack/cert-manager
文档地址：https://cert-manager.readthedocs.io