本地环境部署 K8s Nginx ingress

[TOC]

开始之前

国内可能会无法连接一些网站，需要准备好代理，然后运行

export http_proxy=192.168.11.61:11714
export https_proxy=192.168.11.61:11714
export no_proxy=.cn,.aliyun.com,.aliyuncs.com,.163.com,.baiduce.com,.qiniu.com,.daocloud.io,127.0.0.0/8,10.0.0.0/8,172.16.0.0/12,192.168.0.0/16,100.64.0.0/10,169.254.0.0/16

请将192.168.11.61:11714修改成你的代理服务器地址和端口。

1. 部署并曝露 Nginx Ingress 的 80 和 443 端口

云厂商方案：使用 LoadBalancer 曝露 80 和 443 端口，并通过 DNS 配置将流量指向负载均衡器。

在裸机环境中，有几种方式可以暴露 Nginx Ingress Controller 的 80 和 443 端口：

可以根据具体需求选择一种方式。可以重点关注一下 MetalLB 组件。

2. 部署 cert-manager

请将下文的 yourdomain.com 替换成真实的域名。

2.1 安装 Cert-Manager

添加 Helm 仓库并安装 cert-manager：

helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io
helm repo update
   
# 安装最新版本：
helm install cert-manager jetstack/cert-manager --namespace cert-manager --create-namespace --set installCRDs=true
# 指定安装版本：
helm install cert-manager jetstack/cert-manager \
 --namespace cert-manager \
 --create-namespace \
 --version v1.16.2 \
 --set crds.enabled=true

验证 cert-manager 是否成功部署：

kubectl get pods --namespace cert-manager

2.1 部署 cert-manager-alidns-webhook

本地环境通常无法通过公网访问，无法通过http的方式让CA验证域名所有权。需要通过DNS的方式让CA验证域名所有权。下面以阿里云DNS为例。其他的DNS resolver。

添加 cert-manager-webhook-alidns Helm 仓库：

helm repo add cert-manager-alidns-webhook https://devmachine-fr.github.io/cert-manager-alidns-webhook
helm repo update

安装 cert-manager-alidns-webhook：

helm install alidns-webhook cert-manager-alidns-webhook/alidns-webhook \
 --namespace cert-manager \
 --set groupName=acme.yourdomain.com

配置说明：

groupName 应该是唯一的，建议使用你的域名或类似标识。

创建阿里云AKSK secret:

在阿里云控制台创建一个RAM用户，并赋予DNSFullAccess 策略。在这个用户下创建access key。然后在k8s 创建secret:

   kubectl -n cert-manager create secret generic alidns-secrets --from-literal="access-token=yourtoken" --from-literal="secret-key=yoursecretkey"

确保将 yourtoken和yoursecretkey 修改成从阿里云控制台获得的 AK/SK。

3. 配置 ClusterIssuer 和 Issuer

请将下文的 yourdomain.com 替换成真实的域名。

步骤 1：创建 Let's Encrypt ClusterIssuer

创建 ClusterIssuer 文件：

apiVersion: cert-manager.io/v1
kind: ClusterIssuer
metadata:
 name: letsencrypt-staging
spec:
 acme:
   server: https://acme-staging-v02.api.letsencrypt.org/directory
   email: your-email@example.com
   privateKeySecretRef:
     name: letsencrypt-staging
   solvers:
   - dns01:
       webhook:
         groupName: acme.yourdomain.com
         solverName: alidns-solver
         config:
           regionId: cn-beijing
           accessTokenSecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: access-token
           secretKeySecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: secret-key
     selector:
       dnsZones:
       - yourdomain.com

apiVersion: cert-manager.io/v1
kind: ClusterIssuer
metadata:
 name: letsencrypt-prod
spec:
 acme:
   server: https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory
   email: your-email@example.com
   privateKeySecretRef:
     name: letsencrypt-prod
   solvers:
   - dns01:
       webhook:
         groupName: acme.yourdomain.com
         solverName: alidns-solver
         config:
           regionId: cn-beijing
           accessTokenSecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: access-token
           secretKeySecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: secret-key
     selector:
       dnsZones:
       - yourdomain.com

应用配置：

kubectl apply -f letsencrypt-staging.yaml
kubectl apply -f letsencrypt-prod.yaml

配置说明：

groupName 需要和之前helm指定的一致。
email 需要修改为你的邮箱。

步骤 2：创建 Let's Encrypt Issuer

创建 Issuer 文件：

apiVersion: cert-manager.io/v1
kind: Issuer
metadata:
 name: letsencrypt-staging-issuer
 namespace: your-namespace
spec:
 acme:
   server: https://acme-staging-v02.api.letsencrypt.org/directory
   email: your-email@example.com
   privateKeySecretRef:
     name: letsencrypt-staging
   solvers:
   - dns01:
       webhook:
         groupName: acme.yourdomain.com
         solverName: alidns-solver
         config:
           regionId: cn-beijing
           accessTokenSecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: access-token
           secretKeySecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: secret-key
     selector:
       dnsZones:
       - yourdomain.com

apiVersion: cert-manager.io/v1
kind: Issuer
metadata:
 name: letsencrypt-prod-issuer
 namespace: your-namespace
spec:
 acme:
   server: https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory
   email: your-email@example.com
   privateKeySecretRef:
     name: letsencrypt-prod
   solvers:
   - dns01:
       webhook:
         groupName: acme.yourdomain.com
         solverName: alidns-solver
         config:
           regionId: cn-beijing
           accessTokenSecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: access-token
           secretKeySecretRef:
             name: alidns-secrets
             key: secret-key
     selector:
       dnsZones:
       - yourdomain.com

应用配置：

kubectl apply -f letsencrypt-staging-issuer.yaml
kubectl apply -f letsencrypt-prod-issuer.yaml

配置说明：

groupName 需要和之前helm指定的一致。
email 需要修改为你的邮箱。
namespace 需要和你的应用的 namespace 一致，否则无法找到 Issuer, 无法颁发证书。而之前的ClusterIssuer是Cluster级别的，不需要指定namespace。

4. 部署测试应用并请求证书

步骤 1：部署测试应用

创建测试应用的 Deployment 和 Service：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
 name: test-app
 namespace: your-namespace
spec:
 replicas: 1
 selector:
   matchLabels:
     app: test-app
 template:
   metadata:
     labels:
       app: test-app
   spec:
     containers:
     - name: test-app
       image: nginx:alpine
       ports:
       - containerPort: 80

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
 name: test-app
 namespace: your-namespace
spec:
 selector:
   app: test-app
 ports:
 - port: 80
   targetPort: 80

应用配置：

kubectl apply -f test-app-deployment.yaml
kubectl apply -f test-app-service.yaml

步骤 2：创建 Ingress 资源并请求证书

创建 Ingress 资源：

使用 Let's Encrypt Staging 请求证书：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: Ingress
   metadata:
     name: test-app-ingress
     namespace: your-namespace
     annotations:
       cert-manager.io/cluster-issuer: "letsencrypt-staging"
   spec:
     rules:
     - host: ingress-test.yourdomain.com
       http:
         paths:
         - path: /
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: test-app
               port:
                 number: 80
     tls:
     - hosts:
       - ingress-test.yourdomain.com
       secretName: test-app-tls

应用配置：
```
kubectl apply -f test-app-ingress.yaml
```
验证证书颁发情况：

查看 Ingress 的证书是否成功颁发：

   kubectl describe certificate test-app-tls -n your-namespace

测试从浏览器访问：

先在阿里云DNS控制台创建DNS记录。
- 通过集群外的负载均衡软件方式，请指向负载均衡软件所在机器的IP。
- 通过MetalLB组件方式的，请指向 ingress-nginx service 获得的EXTERNAL-IP 。
- 通过HostNetwork 和修改 NodePort 方式，请指向一个或多个 node 的 IP。

然后在本地浏览器访问 https://ingress-test.yourdomain.com

步骤 3：切换到 Let's Encrypt Production

更新 Ingress 资源：

将 cert-manager.io/cluster-issuer 注解从 letsencrypt-staging 更改为 letsencrypt-prod：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: Ingress
   metadata:
     name: test-app-ingress
     namespace: your-namespace
     annotations:
       cert-manager.io/cluster-issuer: "letsencrypt-prod"
   spec:
     rules:
     - host: ingress-test.yourdomain.com
       http:
         paths:
         - path: /
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: test-app
               port:
                 number: 80
     tls:
     - hosts:
       - ingress-test.yourdomain.com
       secretName: test-app-tls

应用更新：
```
kubectl apply -f test-app-ingress.yaml
```

步骤4. 使用 ECC 证书并配置密钥大小和轮换策略

步骤 1：指定颁发 ECC 证书

修改 Ingress 或 Certificate 资源的注解：

注解文档

添加以下注解来指定 ECC 证书并设置密钥大小和轮换策略：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: Ingress
   metadata:
     name: test-app-ingress
     namespace: your-namespace
     annotations:
       cert-manager.io/cluster-issuer: "letsencrypt-prod"
       cert-manager.io/private-key-algorithm: "ECDSA"
       cert-manager.io/private-key-size: "256"
       cert-manager.io/private-key-rotation-policy: "Always"
   spec:
     rules:
     - host: ingress-test.yourdomain.com
       http:
         paths:
         - path: /
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: test-app
               port:
                 number: 80
     tls:
     - hosts:
       - ingress-test.yourdomain.com
       secretName: test-app-tls

配置说明：

private-key-size: "256"：指定 ECC 密钥的大小为 256 位。常用的 ECC 密钥大小有 256、384 和 521 位，256 位通常足够提供高强度的安全性。
private-key-rotation-policy: "Always"：启用私钥轮换策略，即每次证书更新时都生成新的私钥。这种策略有助于提高安全性，因为它减少了私钥泄露或被攻击的风险。

应用更新：
```
kubectl apply -f test-app-ingress.yaml
```

5. 总结

部署并曝露 Nginx Ingress 的 80 和 443 端口
- 云厂商方案：使用 LoadBalancer 曝露 80 和 443 端口，并通过 DNS 配置将流量指向负载均衡器。
- 裸机环境方案：
- 负载均衡软件：使用 Nginx 或 HAProxy 将流量转发到 Ingress Controller。
- MetalLB：使用 MetalLB 组件在裸机环境中实现 LoadBalancer。
- HostNetwork：将 Nginx Ingress Controller 作为 DaemonSet 部署，并直接监听 80 和 443 端口。
- 修改 Kubelet NodePort 范围：扩展 NodePort 范围以允许 80 和 443 端口。
Cert manager 和 Ingress 配置 SSL 证书：使用 cert-manager 自动管理和应用 SSL
- Cert-Manager 和 Alidns Webhook：通过 Helm 安装 Cert-Manager 和 cert-manager-alidns-webhook。
- ClusterIssuer 和 Issuer：配置 Let's Encrypt 的 Staging 和 Production Issuer。
- 测试应用部署：使用 Let's Encrypt Staging 验证证书颁发流程，成功后切换到 Production。
- ECC 证书配置：通过注解指定 ECC 证书，并设置密钥大小和轮换策略以增强安全性。

6. 清理资源

1. 清理测试应用和证书

删除测试应用的 Deployment 和 Service：

kubectl delete deployment test-app -n your-namespace
kubectl delete service test-app -n your-namespace

删除 Ingress 资源和证书：

kubectl delete ingress test-app-ingress -n your-namespace
kubectl delete certificate test-app-tls -n your-namespace

删除 Issuer 和 ClusterIssuer：

kubectl delete issuer letsencrypt-staging-issuer -n your-namespace
kubectl delete issuer letsencrypt-prod-issuer -n your-namespace
kubectl delete clusterissuer letsencrypt-staging
kubectl delete clusterissuer letsencrypt-prod

2. 清理 Cert-Manager 和 Alidns Webhook

删除 Cert-Manager 和 Alidns Webhook：

helm uninstall cert-manager -n cert-manager
helm uninstall cert-manager-webhook-alidns -n cert-manager
kubectl delete namespace cert-manager

3. 清理 Nginx Ingress Controller

删除 Nginx Ingress Controller：

helm uninstall ingress-nginx -n ingress-nginx
kubectl delete namespace ingress-nginx

4. 清理暴露 80 和 443 端口的资源

清理负载均衡软件（如 NGINX 或 HAProxy 配置文件）：

如果你使用了集群外的负载均衡软件如 NGINX 或 HAProxy，请移除你为暴露 80 和 443 端口而添加的配置。具体步骤请参考之前的文档。

删除 MetalLB 资源（如果使用了 MetalLB 方式）：

kubectl delete -f metallb-addresspool.yaml
kubectl delete -f metallb-l2advertisement.yaml
kubectl delete -f metallb-native.yaml
helm uninstall metallb -n metallb-system
kubectl delete namespace metallb-system

对于 HostNetwork

之前删除 Nginx Ingress Controller就已经完成清理。

恢复kube-apiserver 启动参数（如果修改过 NodePort 范围）：

如果你修改过 kube-apiserver 的 --service-node-port-range 范围，请恢复默认设置 --service-node-port-range=30000-32767。

在 kubeadm 部署中，编辑 /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml

在手动以服务部署 kube-apiserver 时，编辑 /etc/systemd/system/kube-apiserver.service

具体步骤请参考之前的文档。

最终清理总结

删除应用和证书：删除所有测试应用、证书、Ingress 和相关资源。
清理 Cert-Manager 和 Alidns Webhook：删除 Cert-Manager 和 Alidns Webhook 以及它们的命名空间。
删除 Nginx Ingress Controller：卸载 Nginx Ingress Controller 并删除相关的命名空间。
清理暴露端口的配置：移除所有暴露 80 和 443 端口的配置，包括 MetaLB 和集群外的负载均衡软件配置，恢复 Kubelet 的 NodePort 配置。

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本地环境部署 K8s Nginx ingress

开始之前

1. 部署并曝露 Nginx Ingress 的 80 和 443 端口

2. 部署 cert-manager

2.1 安装 Cert-Manager

2.1 部署 cert-manager-alidns-webhook

3. 配置 ClusterIssuer 和 Issuer

步骤 1：创建 Let's Encrypt ClusterIssuer

步骤 2：创建 Let's Encrypt Issuer

4. 部署测试应用并请求证书

步骤 1：部署测试应用

步骤 2：创建 Ingress 资源并请求证书

步骤 3：切换到 Let's Encrypt Production

步骤4. 使用 ECC 证书并配置密钥大小和轮换策略

5. 总结

6. 清理资源

1. 清理测试应用和证书

2. 清理 Cert-Manager 和 Alidns Webhook

3. 清理 Nginx Ingress Controller

4. 清理暴露 80 和 443 端口的资源

最终清理总结

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