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cert-manager安装

cert-manager github

cert-manager 官网

cert-manager 官方安装文档

简介​

概念​

名称描述
Certificate用于定义一个证书的资源，包含了证书的元数据和所需的配置
Issuer负责签发证书的实体，可以是自签名的（SelfSigned）或外部的（如 Let's Encrypt），作用范围是某个命名空间
ClusterIssuer类似于 Issuer，但作用范围是整个 Kubernetes 集群，而不是特定的命名空间
CertificateRequest一个请求对象，用于向 Issuer 请求签发证书，包含证书所需的信息
Secret存储生成的证书和私钥的 Kubernetes 资源，cert-manager 会自动创建并管理这些 Secret
ACME一种协议，cert-manager 支持通过 ACME 协议与 Let's Encrypt 等 CA 进行交互，以自动化证书的获取和续期
Challenge在 ACME 流程中，CA 用于验证域名所有权的机制，cert-manager 可以处理不同类型的挑战
Webhookcert-manager 使用的扩展机制，允许与其他系统进行集成，例如验证请求或处理证书签发
Renewal证书到期前的自动续期过程，cert-manager 会根据配置自动进行
Validation在签发证书之前，cert-manager 会进行域名验证，以确保请求者对域名的所有权
Finalizer在 Kubernetes 中的概念，用于确保某些清理操作在删除资源之前完成，cert-manager 使用 Finalizer 来确保证书的清理

核心功能概述​

cert-manager 是一款专为 Kubernetes 和 OpenShift 集群设计的自动化证书管理工具，其核心功能包括：

  • 证书自动颁发：为集群内工作负载生成 TLS 证书
  • 证书生命周期管理：在证书到期前自动续期，确保持续的加密通信
  • 多证书源支持：支持从多种证书颁发机构（CA）获取证书，涵盖公有 CA 和私有 PKI 体系

支持的证书颁发机构（CA）类型​

cert-manager 兼容以下主流证书颁发源：

  • Let's Encrypt ：免费公共 CA，通过 ACME 协议自动化签发证书（需开放 HTTP/DNS 验证）。

  • HashiCorp Vault ：企业级私有 CA，适用于内部 PKI 体系

  • Venafi ：企业级证书全生命周期管理平台

  • private PKI ：自定义根证书的私有证书颁发体系

证书存储与安全机制​

cert-manager 提供多种证书存储方案，适应不同安全需求：

传统 Kubernetes Secret 存储​

  • 工作流程： 通过 Certificate 资源生成私钥和证书，并保存为 Kubernetes Secret

  • 适用场景： 常规应用 Pod 挂载或 Ingress 控制器使用

  • 示例配置:

    apiVersion: cert-manager.io/v1
    kind: Certificate
    metadata:
      name: example-cert
    spec:
      secretName: example-tls-secret  # 存储证书的 Secret
      issuerRef:
        name: letsencrypt-prod
        kind: ClusterIssuer
      dnsNames:
        - example.com

动态密钥生成方案​

  • csi-driver / csi-driver-spiffe
    • 密钥生成时机：在应用 Pod 启动前按需生成私钥
    • 安全优势：私钥仅存在于节点内存，不落盘且不存储为 Secret
  • istio-csr
    • 集成场景：专为 Istio 服务网格设计，实现零信任架构下的证书自动化

架构​

组件​

  • cert-manager-controller:

    • 这是 cert-manager 的核心组件,负责整个证书管理流程的协调和控制
    • 它会监听用户创建的 Certificate 资源,根据配置向外部 CA 申请证书,并将证书存储到 Kubernetes Secrets
    • 同时它还会监控证书有效期,自动触发续期流程

  • cert-manager-webhook:

    • 这是一个 Kubernetes 动态准入控制器(Admission Webhook)
    • 它会拦截对 Certificate 资源的创建/修改操作,对其进行校验和转换,确保资源的合法性

  • cert-manager-cainjector:

    • 这个组件负责将 Issuer 和 ClusterIssuer 资源中的 CA 证书注入到 Kubernetes 的 MutatingWebhookConfiguration 和 ValidatingWebhookConfiguration 中
    • 这样 cert-manager 的 Webhook 组件就可以使用这些 CA 证书对请求进行验证

  • cert-manager-acmesolver:

    • 这是一个辅助组件,用于处理 ACME 协议相关的操作,如域名验证等
    • 当 cert-manager 需要通过 ACME 协议向 Let's Encrypt 等 CA 申请证书时,就会调用这个组件来完成相关的工作

  • cert-manager-startupapicheck:

    • 这是一个启动时检查组件,用于在 cert-manager 启动时验证 API 服务的可用性
    • 它会检查 cert-manager 所需的 Kubernetes API 资源是否已经就绪,确保 cert-manager 能够正常工作

架构概览​

iShot_2025-04-27_18.55.15

  • Issuers: cert-manager 支持多种证书颁发机构(CA)类型,包括 Let's Encrypt、HashiCorp Vault 和 Venafi 等。这些 Issuer 负责与对应的 CA 进行交互,获取签发的证书
  • Certificates: 用户定义 Certificate 资源,描述证书的具体需求,如域名、有效期等
  • Kubernetes Secrets: 最终生成的证书私钥和公钥会被存储在 Kubernetes Secrets 中,供应用程序使用
  • cert-manager: 这是核心组件,负责整个证书管理流程的协调和控制

工作原理​

  1. 用户创建 Certificate 资源,定义证书需求
  2. cert-manager 根据 Certificate 资源的配置,选择合适的 Issuer 与之交互
  3. Issuer 与外部 CA 进行通信,请求签发证书
  4. CA 颁发证书后,cert-manager 将证书和私钥存储到 Kubernetes Secrets
  5. 应用程序可以挂载这些 Secrets,获取所需的 TLS 证书
  6. cert-manager 还会持续监控证书有效期,在即将到期时自动触发续期流程

安装​

更多安装方式可参考 官方安装文档 ，这里选择使用 helm 安装

添加仓库

helm repo add cert-manager https://charts.jetstack.io

下载安装包

helm pull cert-manager/cert-manager

解压缩

tar xf cert-manager-v1.17.1.tgz && cd cert-manager

修改 values.yaml 文件

  • 指定安装命名空间

      leaderElection:
        # Override the namespace used for the leader election lease.
        namespace: "devops"

  • 开启crd

    使用如下开关开启crd

    说明

    以下选项是弃用的

    installCRDs: false
    crds:
      # This option decides if the CRDs should be installed
      # as part of the Helm installation.
      enabled: true

  • 修改镜像标签

    默认使用 latest 标签，建议修改为固定版本的标签

    repository: quay.io/jetstack/cert-manager-controller
    repository: quay.io/jetstack/cert-manager-webhook
    repository: quay.io/jetstack/cert-manager-cainjector
    repository: quay.io/jetstack/cert-manager-acmesolver
    repository: quay.io/jetstack/cert-manager-startupapicheck

安装

helm upgrade --install cert-manager -n devops --create-namespace .

查看安装

$ helm list
NAME        	NAMESPACE	REVISION	UPDATED                             	STATUS  	CHART               	APP VERSION
cert-manager	devops   	1       	2025-04-28 11:23:48.927844 +0800 CST	deployed	cert-manager-v1.17.1	v1.17.1    
$ kubectl get all           
NAME                                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/cert-manager-77b966f696-v26km              1/1     Running   0          6m6s
pod/cert-manager-cainjector-745589f58b-5r5lz   1/1     Running   0          6m6s
pod/cert-manager-webhook-788444886d-wtpl9      1/1     Running   0          6m6s

NAME                           TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/cert-manager-webhook   ClusterIP   10.96.236.227   <none>        443/TCP   6m6s

NAME                                      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/cert-manager              1/1     1            1           6m6s
deployment.apps/cert-manager-cainjector   1/1     1            1           6m6s
deployment.apps/cert-manager-webhook      1/1     1            1           6m6s

NAME                                                 DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/cert-manager-77b966f696              1         1         1       6m6s
replicaset.apps/cert-manager-cainjector-745589f58b   1         1         1       6m6s
replicaset.apps/cert-manager-webhook-788444886d      1         1         1       6m6s
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