kubeadm을 사용한 인증서 관리

kubeadm으로 생성된 클라이언트 인증서는 1년 후에 만료된다. 이 페이지는 kubeadm으로 인증서 갱신을 관리하는 방법을 설명하며, kubeadm 인증서 관리와 관련된 다른 작업에 대해서도 다룬다.

시작하기 전에

쿠버네티스의 PKI 인증서와 요구 조건에 익숙해야 한다.

사용자 정의 인증서 사용

기본적으로, kubeadm은 클러스터를 실행하는 데 필요한 모든 인증서를 생성한다. 사용자는 자체 인증서를 제공하여 이 동작을 무시할 수 있다.

이렇게 하려면, --cert-dir 플래그 또는 kubeadm ClusterConfiguration 의 certificatesDir 필드에 지정된 디렉터리에 배치해야 한다. 기본적으로 /etc/kubernetes/pki 이다.

kubeadm init 을 실행하기 전에 지정된 인증서와 개인 키(private key) 쌍이 존재하면, kubeadm은 이를 덮어 쓰지 않는다. 이는 예를 들어, 기존 CA를 /etc/kubernetes/pki/ca.crt 와 /etc/kubernetes/pki/ca.key 에 복사할 수 있고, kubeadm은 이 CA를 사용하여 나머지 인증서에 서명한다는 걸 의미한다.

외부 CA 모드

ca.key 파일이 아닌 ca.crt 파일만 제공할 수도 있다(이는 다른 인증서 쌍이 아닌 루트 CA 파일에만 사용 가능함). 다른 모든 인증서와 kubeconfig 파일이 있으면, kubeadm은 이 조건을 인식하고 "외부 CA" 모드를 활성화한다. kubeadm은 디스크에 CA 키없이 진행한다.

대신, --controllers=csrsigner 사용하여 controller-manager를 독립적으로 실행하고 CA 인증서와 키를 가리킨다.

PKI 인증서와 요구 조건은 외부 CA를 사용하도록 클러스터 설정에 대한 지침을 포함한다.

인증서 만료 확인

check-expiration 하위 명령을 사용하여 인증서가 만료되는 시기를 확인할 수 있다.

kubeadm certs check-expiration

출력 결과는 다음과 비슷하다.

CERTIFICATE                EXPIRES                  RESIDUAL TIME   CERTIFICATE AUTHORITY   EXTERNALLY MANAGED
admin.conf                 Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d                                    no
apiserver                  Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            ca                      no
apiserver-etcd-client      Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
apiserver-kubelet-client   Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            ca                      no
controller-manager.conf    Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d                                    no
etcd-healthcheck-client    Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
etcd-peer                  Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
etcd-server                Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            etcd-ca                 no
front-proxy-client         Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d            front-proxy-ca          no
scheduler.conf             Dec 30, 2020 23:36 UTC   364d                                    no

CERTIFICATE AUTHORITY   EXPIRES                  RESIDUAL TIME   EXTERNALLY MANAGED
ca                      Dec 28, 2029 23:36 UTC   9y              no
etcd-ca                 Dec 28, 2029 23:36 UTC   9y              no
front-proxy-ca          Dec 28, 2029 23:36 UTC   9y              no

이 명령은 /etc/kubernetes/pki 폴더의 클라이언트 인증서와 kubeadm이 사용하는 KUBECONFIG 파일(admin.conf, controller-manager.conf 및 scheduler.conf)에 포함된 클라이언트 인증서의 만료/잔여 기간을 표시한다.

또한, kubeadm은 인증서가 외부에서 관리되는지를 사용자에게 알린다. 이 경우 사용자는 수동으로 또는 다른 도구를 사용해서 인증서 갱신 관리를 해야 한다.

client-certificate: /var/lib/kubelet/pki/kubelet-client-current.pem
client-key: /var/lib/kubelet/pki/kubelet-client-current.pem

자동 인증서 갱신

kubeadm은 컨트롤 플레인 업그레이드 동안 모든 인증서를 갱신한다.

이 기능은 가장 간단한 유스케이스를 해결하기 위해 설계되었다. 인증서 갱신에 대해 특별한 요구 사항이 없고 쿠버네티스 버전 업그레이드를 정기적으로(매 1년 이내 업그레이드 수행) 수행하는 경우, kubeadm은 클러스터를 최신 상태로 유지하고 합리적으로 보안을 유지한다.

인증서 갱신에 대해 보다 복잡한 요구 사항이 있는 경우, --certificate-renewal=false 를 kubeadm upgrade apply 또는 kubeadm upgrade node 와 함께 사용하여 기본 동작이 수행되지 않도록 할 수 있다.

수동 인증서 갱신

kubeadm certs renew 명령을 사용하여 언제든지 인증서를 수동으로 갱신할 수 있다.

이 명령은 /etc/kubernetes/pki 에 저장된 CA(또는 프론트 프록시 CA) 인증서와 키를 사용하여 갱신을 수행한다.

명령을 실행한 후에는 컨트롤 플레인 파드를 재시작해야 한다. 이는 현재 일부 구성 요소 및 인증서에 대해 인증서를 동적으로 다시 로드하는 것이 지원되지 않기 때문이다. 스태틱(static) 파드는 API 서버가 아닌 로컬 kubelet에서 관리되므로 kubectl을 사용하여 삭제 및 재시작할 수 없다. 스태틱 파드를 다시 시작하려면 /etc/kubernetes/manifests/에서 매니페스트 파일을 일시적으로 제거하고 20초를 기다리면 된다 (KubeletConfiguration struct의 fileCheckFrequency 값을 참고한다). 파드가 매니페스트 디렉터리에 더 이상 없는 경우 kubelet은 파드를 종료한다. 그런 다음 파일을 다시 이동할 수 있으며 또 다른 fileCheckFrequency 기간이 지나면, kubelet은 파드를 생성하고 구성 요소에 대한 인증서 갱신을 완료할 수 있다.

kubeadm certs renew 는 다음의 옵션을 제공한다.

쿠버네티스 인증서는 일반적으로 1년 후 만료일에 도달한다.

• --csr-only 는 실제로 인증서를 갱신하지 않고 인증서 서명 요청을 생성하여 외부 CA로 인증서를 갱신하는 데 사용할 수 있다. 자세한 내용은 다음 단락을 참고한다.

• 모든 인증서 대신 단일 인증서를 갱신할 수도 있다.

쿠버네티스 인증서 API를 사용하여 인증서 갱신

이 섹션에서는 쿠버네티스 인증서 API를 사용하여 수동 인증서 갱신을 실행하는 방법에 대한 자세한 정보를 제공한다.

서명자 설정

쿠버네티스 인증 기관(Certificate Authority)은 기본적으로 작동하지 않는다. cert-manager와 같은 외부 서명자를 설정하거나, 빌트인 서명자를 사용할 수 있다.

빌트인 서명자는 kube-controller-manager의 일부이다.

빌트인 서명자를 활성화하려면, --cluster-signing-cert-file 와 --cluster-signing-key-file 플래그를 전달해야 한다.

새 클러스터를 생성하는 경우, kubeadm 구성 파일을 사용할 수 있다.

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
kind: ClusterConfiguration
controllerManager:
  extraArgs:
    cluster-signing-cert-file: /etc/kubernetes/pki/ca.crt
    cluster-signing-key-file: /etc/kubernetes/pki/ca.key

인증서 서명 요청(CSR) 생성

쿠버네티스 API로 CSR을 작성하려면 CertificateSigningRequest 생성을 본다.

외부 CA로 인증서 갱신

이 섹션에서는 외부 CA를 사용하여 수동 인증서 갱신을 실행하는 방법에 대한 자세한 정보를 제공한다.

외부 CA와 보다 효과적으로 통합하기 위해 kubeadm은 인증서 서명 요청(CSR)을 생성할 수도 있다. CSR은 클라이언트의 서명된 인증서에 대한 CA 요청을 나타낸다. kubeadm 관점에서, 일반적으로 온-디스크(on-disk) CA에 의해 서명되는 모든 인증서는 CSR로 생성될 수 있다. 그러나 CA는 CSR로 생성될 수 없다.

인증서 서명 요청(CSR) 생성

kubeadm certs renew --csr-only 로 인증서 서명 요청을 만들 수 있다.

CSR과 함께 제공되는 개인 키가 모두 출력된다. --csr-dir 로 사용할 디텍터리를 전달하여 지정된 위치로 CSR을 출력할 수 있다. --csr-dir 을 지정하지 않으면, 기본 인증서 디렉터리(/etc/kubernetes/pki)가 사용된다.

kubeadm certs renew --csr-only 로 인증서를 갱신할 수 있다. kubeadm init 과 마찬가지로 출력 디렉터리를 --csr-dir 플래그로 지정할 수 있다.

CSR에는 인증서 이름, 도메인 및 IP가 포함되지만, 용도를 지정하지는 않는다. 인증서를 발행할 때 올바른 인증서 용도를 지정하는 것은 CA의 책임이다.

• openssl 의 경우 openssl ca 명령으로 수행한다.
• cfssl 의 경우 설정 파일에 용도를 지정한다.

선호하는 방법으로 인증서에 서명한 후, 인증서와 개인 키를 PKI 디렉터리(기본적으로 /etc/kubernetes/pki)에 복사해야 한다.

인증 기관(CA) 순환(rotation)

Kubeadm은 CA 인증서의 순환이나 교체 기능을 기본적으로 지원하지 않는다.

CA의 수동 순환이나 교체에 대한 보다 상세한 정보는 CA 인증서 수동 순환 문서를 참조한다.

서명된 kubelet 인증서 활성화하기

기본적으로 kubeadm에 의해서 배포된 kubelet 인증서는 자가 서명된(self-signed) 것이다. 이것은 metrics-server와 같은 외부 서비스의 kubelet에 대한 연결은 TLS로 보안되지 않음을 의미한다.

제대로 서명된 인증서를 얻기 위해서 신규 kubeadm 클러스터의 kubelet을 구성하려면 다음의 최소 구성을 kubeadm init 에 전달해야 한다.

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
kind: ClusterConfiguration
---
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeletConfiguration
serverTLSBootstrap: true

만약 이미 클러스터를 생성했다면 다음을 따라 이를 조정해야 한다.

• kube-system 네임스페이스에서 kubelet-config-1.24 컨피그맵을 찾아서 수정한다. 해당 컨피그맵에는 kubelet 키가 KubeletConfiguration 문서를 값으로 가진다. serverTLSBootstrap: true 가 되도록 KubeletConfiguration 문서를 수정한다.
• 각 노드에서, serverTLSBootstrap: true 필드를 /var/lib/kubelet/config.yaml 에 추가한다. 그리고 systemctl restart kubelet 로 kubelet을 재시작한다.

serverTLSBootstrap: true 필드는 kubelet 인증서를 이용한 부트스트랩을 certificates.k8s.io API에 요청함으로써 활성화할 것이다. 한 가지 알려진 제약은 이 인증서들에 대한 CSR(인증서 서명 요청)들이 kube-controller-manager - kubernetes.io/kubelet-serving의 기본 서명자(default signer)에 의해서 자동으로 승인될 수 없다는 점이다. 이것은 사용자나 제 3의 컨트롤러의 액션을 필요로 할 것이다.

이 CSR들은 다음을 통해 볼 수 있다.

kubectl get csr
NAME        AGE     SIGNERNAME                        REQUESTOR                      CONDITION
csr-9wvgt   112s    kubernetes.io/kubelet-serving     system:node:worker-1           Pending
csr-lz97v   1m58s   kubernetes.io/kubelet-serving     system:node:control-plane-1    Pending

이를 승인하기 위해서는 다음을 수행한다.

kubectl certificate approve <CSR-name>

기본적으로, 이 인증서는 1년 후에 만기될 것이다. Kubeadm은 KubeletConfiguration 필드의 rotateCertificates 를 true 로 설정한다. 이것은 만기가 다가오면 인증서를 위한 신규 CSR 세트가 생성되는 것을 의미하며, 해당 순환(rotation)을 완료하기 위해서는 승인이 되어야 한다는 것을 의미한다. 더 상세한 이해를 위해서는 인증서 순환를 확인한다.

만약 이 CSR들의 자동 승인을 위한 솔루션을 찾고 있다면 클라우드 제공자와 연락하여 대역 외 메커니즘(out of band mechanism)을 통해 노드의 신분을 검증할 수 있는 CSR 서명자를 가지고 있는지 문의하는 것을 추천한다.

써드파티 커스텀 컨트롤러도 사용될 수 있다.

• kubelet-csr-approver

이러한 컨트롤러는 CSR의 CommonName과 요청된 IPs 및 도메인 네임을 모두 검증하지 않는 한, 보안이 되는 메커니즘이 아니다. 이것을 통해 악의적 행위자가 kubelet 인증서(클라이언트 인증)를 사용하여 아무 IP나 도메인 네임에 대해 인증서를 요청하는 CSR의 생성을 방지할 수 있을 것이다.

추가 사용자를 위한 kubeconfig 파일 생성하기

클러스터 생성 과정에서, kubeadm은 Subject: O = system:masters, CN = kubernetes-admin 값이 설정되도록 admin.conf의 인증서에 서명한다. system:masters는 인증 계층(예: RBAC)을 우회하는 획기적인 슈퍼유저 그룹이다. admin.conf를 추가 사용자와 공유하는 것은 권장하지 않는다!

대신, kubeadm kubeconfig user 명령어를 사용하여 추가 사용자를 위한 kubeconfig 파일을 생성할 수 있다. 이 명령어는 명령줄 플래그와 kubeadm 환경 설정 옵션을 모두 인식한다. 생성된 kubeconfig는 stdout으로 출력되며, kubeadm kubeconfig user ... > somefile.conf 명령어를 사용하여 파일에 기록될 수 있다.

다음은 --config 플래그와 함께 사용될 수 있는 환경 설정 파일 예시이다.

# example.yaml
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
kind: ClusterConfiguration
# kubeconfig에서 타겟 "cluster"로 사용될 것이다.
clusterName: "kubernetes"
# kubeconfig에서 클러스터의 "server"(IP 또는 DNS 이름)로 사용될 것이다.
controlPlaneEndpoint: "some-dns-address:6443"
# 클러스터 CA 키 및 인증서가 이 로컬 디렉토리에서 로드될 것이다.
certificatesDir: "/etc/kubernetes/pki"

이러한 항목들이 사용하고자 하는 클러스터의 상세 사항과 일치하는지 확인한다. 기존 클러스터의 환경 설정을 보려면 다음 명령을 사용한다.

kubectl get cm kubeadm-config -n kube-system -o=jsonpath="{.data.ClusterConfiguration}"

다음 예시는 appdevs 그룹의 새 사용자 johndoe를 위해 24시간동안 유효한 인증서와 함께 kubeconfig 파일을 생성할 것이다.

kubeadm kubeconfig user --config example.yaml --org appdevs --client-name johndoe --validity-period 24h

다음 예시는 1주일간 유효한 관리자 크리덴셜을 갖는 kubeconfig 파일을 생성할 것이다.

kubeadm kubeconfig user --config example.yaml --client-name admin --validity-period 168h