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）

如果你还不会使用 Helm，可以先阅读「Helm 入门指南」和「利用 Helm 快速部署 Ingress」这两篇文章对 Helm 先做一个基本的了解。

部署 Cert-Manager

1. 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-managerNAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGEcert-manager-5658b7db79-824lt              1/1     Running   0          11hcert-manager-cainjector-768fd47f68-ls6zh   1/1     Running   0          11hcert-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/v1alpha1kind: ClusterIssuermetadata:  name: letsencrypt-prodspec:  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 clusterissuerNAME               AGEletsencrypt-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/v1alpha1kind: Certificatemetadata:  name: dashboard-imroc-io  namespace: istio-systemspec:  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-systemNAME AGEdashboard-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-iodashboard-imroc-io                              kubernetes.io/tls                     3      2m32s

测试 Ingress 使用 HTTPS

• 创建一个 Nginx

$ cat test-nginx.yaml apiVersion: extensions/v1beta1kind: Deploymentmetadata:  name: my-nginxspec:  replicas: 1  template:    metadata:      labels:        run: my-nginx    spec:      containers:      - name: my-nginx        image: nginx        ports:        - containerPort: 443---apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: my-nginx  labels:    app: my-nginxspec:  ports:  - port: 443    protocol: TCP    name: https  selector:    run: my-nginx---apiVersion: extensions/v1beta1kind: Ingressmetadata:  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-systemNAME                        HOSTS                    ADDRESS   PORTS     AGEcm-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