k3s+traefik+cert-manager+letsencrypt实现web服务全https

1. 简介

随着 HTTPS 不断普及，越来越多的网站都在从 HTTP 升级到 HTTPS，使用 HTTPS 就需要向权威机构申请证书，需要付出一定的成本，如果需求数量多，也是一笔不小的开支。cert-manager 是 Kubernetes 上的全能证书管理工具，如果对安全级别和证书功能要求不高，可以利用 cert-manager 基于 ACME 协议与 Let’s Encrypt 来签发免费证书并自动续期，实现永久免费使用证书。

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 中，可以通过 Kubernetes Ingress 和 Let’s Encrypt 实现外部服务的自动化 HTTPS。

架构原理图

解释下几个关键的资源:

Issuer/ClusterIssuer: 用于指示 cert-manager 用什么方式签发证书，本文主要讲解签发免费证书的 ACME 方式。ClusterIssuer 与 Issuer 的唯一区别就是 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。
Certificate: 用于告诉 cert-manager 我们想要什么域名的证书以及签发证书所需要的一些配置，包括对 Issuer/ClusterIssuer 的引用。

2.准备

k3s集群环境
有效的域名（如果是国内云服务器还需要备案）
一个可登录的邮箱

3.开始部署
3.1部署cert-manager
本文直接使用kubectl安装，未使用Helm.

kubectl apply -f https://github.com/cert-manager/cert-manager/releases/download/v1.7.1/cert-manager.yaml

　运行如下命令可看到创建了3个pod，并STATUS为：Running

kubectl get pods --namespace cert-manager

3.2 配置ClusterIssuer

创建clusterIssuer.yml,内容如下

apiVersion: cert-manager.io/v1
kind: ClusterIssuer
metadata:
  name: letsencrypt-prod
spec:
  acme:
    email: 【此处修改为你的邮箱】
    privateKeySecretRef:
      name: letsencrypt-prod
    server: https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory
    solvers:
      - http01:
          ingress:
            class: traefik

应用该配置

kubectl apply -f clusterIssuer.yml

至此，基本配置已完成，接下来我们建立一个deployment，service,traefik进行测试

4.测试
4.1创建nginx Deployment
创建一个Deployment资源,nginx.yml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2 # tells deployment to run 2 pods matching the template
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

4.2创建Nginx Service
nginxservice.yml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: video-nginx
  name: video-nginx
  namespace: default
spec:
  ports:
    - port: 8888
      protocol: TCP
      name: nginx
      targetPort: 80
  type: ClusterIP
  selector:
    app: nginx

5.创建Ingress （重点）
workingress.yml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: work-ingress
  namespace: default
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: traefik
    cert-manager.io/cluster-issuer: letsencrypt-prod  # letsencrypt-prod为ClusterIssuer名称 
spec:
  tls:
    - secretName: test-tls # 证书名
      hosts:
        - your domain # 域名
  rules:
    - host: your domain # 域名
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: ImplementationSpecific
            backend:
              service:
                name: video-nginx # 服务名
                port: 
                  number: 80 # 服务的端口号 service port，非pod port

至此，测试程序已经部署完成，接下来，在浏览器输入https://你的域名，即可看到你的网站已经使用HTTPS协议了。

6.Http自动重定向到Https

6.1创建一个Middleware

apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
kind: Middleware
metadata:
name: redirect-https
spec:
  redirectScheme:
    scheme: https
    permanent: true

6.2在Ingress中添加注解traefik.ingress.kubernetes.io/router.middlewares: default-redirect-https@kubernetescrd注意default是命名空间，redirect-https为Middleware的name

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