在升级到 v1.23 之前确保网络钩子证书的兼容性

从 1.23 版开始，Kubernetes 不再支持使用证书中的 X.509 通用名称 (CN) 字段执行服务器身份验证。Kubernetes 已改为仅依赖 X.509 主题备用名称 (SAN) 字段中的信息。

为了防止您的集群受到影响，在将集群升级到 Kubernetes 版本 1.23 之前，您必须为网络钩子和聚合 API 服务器后端替换没有 SAN 的不兼容证书。

Kubernetes 为什么不再支持没有 SAN 的后端证书

GKE 运行的是开源 Kubernetes，它使用 kube-apiserver 组件，通过传输层安全协议 (TLS) 联系您的网络钩子和聚合 API 服务器后端。kube-apiserver 组件是使用 Go 编程语言编写的。

在 Go 1.15 之前，TLS 客户端使用两个步骤来验证所连接的服务器的身份：

  1. 检查服务器的 DNS 名称（或 IP 地址）是否呈现为服务器证书上的 SAN 之一。
  2. 作为后备，请检查服务器的 DNS 名称（或 IP 地址）是否与服务器证书上的 CN 相同。

2011 年，RFC 6125 已完全弃用了基于 CN 字段的服务器身份验证。各种浏览器和其他安全关键型应用均不再使用该字段。

为了与更广泛的 TLS 生态系统保持一致，Go 1.15 移除了其验证过程中的第 2 步，但留下了一个调试开关 (x509ignoreCN=0) 以启用旧行为，从而简化迁移过程。Kubernetes 1.19 版是使用 Go 1.15 构建的第一个版本。版本 1.19 到 1.22 的 GKE 集群默认会启用此调试开关，以便给客户留出更充裕的时间来替换受影响的网络钩子和聚合 API 服务器后端的证书。

Kubernetes 1.23 版是使用 Go 1.17 构建的，其中移除了该调试开关。GKE 将您的集群升级到 1.23 版后，调用将无法从集群的控制层面连接到未提供具备适当 SAN 的有效 X.509 证书的网络钩子或聚合 API 服务。

确定受影响的集群

对于运行版本至少为 1.21.9 或 1.22.3 的补丁程序的集群

对于启用了 Cloud Logging 且使用补丁程序版本 1.21.9 和 1.22.3 或更高版本的集群，GKE 提供 Cloud Audit Logs 日志来识别从集群调用受影响后端的操作。您可以使用以下过滤条件来搜索日志：

logName =~ "projects/.*/logs/cloudaudit.googleapis.com%2Factivity"
resource.type = "k8s_cluster"
operation.producer = "k8s.io"
"invalid-cert.webhook.gke.io"

如果您的集群未调用使用受影响证书的后端，则不会看到任何日志。如果您的确看到此类审核日志，便会发现其中包含受影响后端的主机名。

以下是由 default 命名空间中名为 example-webhook 的服务托管的网络钩子后端的日志条目示例：

{
  ...
  resource {
    type: "k8s_cluster",
    "labels": {
      "location": "us-central1-c",
      "cluster_name": "example-cluster",
      "project_id": "example-project"
    }
  },
  labels: {
    invalid-cert.webhook.gke.io/example-webhook.default.svc: "No subjectAltNames returned from example-webhook.default.svc:8443",
    ...
  },
  logName: "projects/example-project/logs/cloudaudit.googleapis.com%2Factivity",
  operation: {
    ...
    producer: "k8s.io",
    ...
  },
  ...
}

受影响服务（例如 example-webhook.default.svc）的主机名会作为后缀添加到以 invalid-cert.webhook.gke.io/ 开头的标签名称中。您还可以从 resource.labels.cluster_name 标签获得进行调用的集群的名称，在此示例中为 example-cluster。

弃用提示

您可以通过弃用提示了解哪些集群使用了不兼容的证书。弃用提示适用于运行 1.22.6-gke.1000 或更高版本的集群。

其他集群版本

如果您的集群使用的是 1.22 次要版本上 1.22.3 之前的补丁程序版本，或者早于 1.21.9 的任何补丁程序版本，您可以通过以下两种方式确定您的集群是否受到此弃用的影响：

方法 1（推荐）：将集群升级到支持使用日志识别受影响的证书的补丁程序版本。确保您的集群已启用 Cloud Logging。集群升级后，每次集群尝试调用未提供具备适当 SAN 的证书的 Service 时，都会生成标识性 Cloud Audit Logs 日志。由于日志仅在调用尝试时生成，因此建议在升级后等待 30 天，以便有足够的时间来调用所有调用路径。

建议使用日志来识别受影响的服务，因为这种方法将自动生成日志，显示受影响的服务，从而最大限度地减少手动工作量。

方法 2：检查集群中网络钩子或聚合 API 服务器使用的证书，以确定它们是否因没有 SAN 而受到影响：

  1. 获取集群中的网络钩子和聚合 API 服务器列表，并确定其后端（服务或网址）。
  2. 检查这些后端服务使用的证书。

鉴于以这种方式检查所有证书所需的手动工作量，只有在将集群升级到 Kubernetes 1.21 版之前需要评估 Kubernetes 1.23 版中相关弃用项的影响的情况下，才应使用此方法。如果您可以将集群升级到 1.21，则应先升级到此版本，然后按照方法 1 中的说明避免手动操作。

确定要检查的后端服务

要确定可能受此次弃用影响的后端，请获取网络钩子和聚合 API Service 及其在集群中的关联后端的列表。

如需列出集群中的所有相关网络钩子，请使用以下 kubectl 命令：

kubectl get mutatingwebhookconfigurations -A   # mutating admission webhooks

kubectl get validatingwebhookconfigurations -A # validating admission webhooks

您可以通过检查网络钩子配置中的 clientConfig.service 字段或 webhooks.clientConfig.url 字段来获取给定网络钩子的关联后端服务或网址：

kubectl get mutatingwebhookconfigurations example-webhook -o yaml

此命令的输出类似如下所示：

apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1
kind: MutatingWebhookConfiguration
webhooks:
- admissionReviewVersions:
  clientConfig:
    service:
        name: example-service
        namespace: default
        port: 443

请注意，clientConfig 可以将其后端指定为 Kubernetes Service (clientConfig.service) 或网址 (clientConfig.url)。

如需列出集群中的所有相关聚合 API Service，请使用以下 kubectl 命令：

kubectl get apiservices -A |grep -v Local      # aggregated API services

此命令的输出类似如下所示：

NAME                     SERVICE                      AVAILABLE   AGE
v1beta1.metrics.k8s.io   kube-system/metrics-server   True        237d

此示例从 kube-system 命名空间返回 metric-server Service。

您可以通过检查 spec.service 字段来获取给定聚合 API 的关联 Service：

kubectl get apiservices v1beta1.metrics.k8s.io -o yaml

此命令的输出类似如下所示：

...
apiVersion: apiregistration.k8s.io/v1
kind: APIService
spec:
  service:
    name: metrics-server
    namespace: kube-system
    port: 443

检查一个 Service 的证书

确定要检查的相关后端 Service 之后，您可以检查每个特定 Service 的证书，例如 example-service：

  1. 找到该 Service 的选择器和目标端口：

    kubectl describe service example-service

    此命令的输出类似如下所示：

    Name: example-service
Namespace: default
Labels: run=nginx
Selector: run=nginx
Type: ClusterIP
IP: 172.21.xxx.xxx
Port: 443
TargetPort: 444

    在此示例中，example-service 的选择器是 run=nginx，目标端口是 444。

  2. 找到与选择器匹配的 Pod：

    kubectl get pods --selector=run=nginx

    此命令的输出类似如下所示：

    NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
example-pod   1/1     Running   0          21m

  3. 设置端口转发

    （从您的 kubectl localhost 到 pod）。

    kubectl port-forward pods/example-pod LOCALHOST_PORT:TARGET_PORT # port forwarding in background

    在该命令中进行以下替换：

    • LOCALHOST_PORT：要侦听的地址。
    • TARGET_PORT：来自第 1 步的 TargetPort。

  4. 使用 openssl 输出 Service 所使用的证书：

    openssl s_client -connect localhost:LOCALHOST_PORT </dev/null | openssl x509 -noout -text

    此示例输出显示的是一个有效证书（即带有 SAN 条目）：

    Subject: CN = example-service.default.svc
X509v3 extensions:
  X509v3 Subject Alternative Name:
    DNS:example-service.default.svc

    此示例输出显示的是一个缺少 SAN 的证书：

    Subject: CN = example-service.default.svc
  X509v3 extensions:
      X509v3 Key Usage: critical
          Digital Signature, Key Encipherment
      X509v3 Extended Key Usage:
          TLS Web Server Authentication
      X509v3 Authority Key Identifier:
          keyid:1A:5F:29:D8:E9:3C:54:3C:35:CC:D8:AB:D1:21:FD:C3:56:25:C0:74

  5. 使用以下命令移除在后台运行的端口转发：

    $ jobs
[1]+  Running                 kubectl port-forward pods/example-pod 8888:444 &
$ kill %1
[1]+  Terminated              kubectl port-forward pods/example 8888:444

检查网址后端的证书

如果网络钩子使用 url 后端，请直接连接到网址中指定的主机名。例如，如果网址为 https://example.com:123/foo/bar，请使用以下 openssl 命令输出后端所使用的证书：

  openssl s_client -connect example.com:123 </dev/null | openssl x509 -noout -text

降低 1.23 升级的风险

一旦您确定受影响的集群及其后端服务使用没有 SAN 的证书，您必须在将集群升级到 1.23 版之前更新网络钩子和聚合 API 服务器后端，以使用具有适当 SAN 的证书。

除非您替换证书，或者直到 1.22 版服务终止，否则 GKE 不会自动升级使用具有不兼容证书的后端的 1.22.6-gke.1000 版或更高版本的集群。

如果您的集群所用的 GKE 版本低于 1.22.6-gke.1000，您可以通过配置维护排除项来暂时阻止自动升级，从而防止次要升级。

资源

如需详细了解此变化，请参阅以下资源：

  • Kubernetes 1.23 版本说明
    • Kubernetes 使用 Go 1.17 构建。此版本的 Go 不再支持使用 GODEBUG=x509ignoreCN=0 环境设置，而此项设置用来重新启用将 X.509 服务证书的 CN 视为主机名的已弃用旧版行为。
  • Kubernetes 1.19 和 Kubernetes 1.20 版本说明
    • 在没有 SAN 的情况下将 X.509 服务证书上的 CN 字段视为主机名的已弃用旧版行为现在默认处于停用状态。
  • Go 1.17 版本说明
    • 临时 GODEBUG=x509ignoreCN=0 标志已被移除。
  • Go 1.15 版本说明
    • 在没有 SAN 的情况下将 X.509 证书上的 CN 字段视为主机的已弃用旧版行为现在默认处于停用状态。
  • RFC 6125（第 46 页）
    • 虽然现有做法支持使用 CN 值，但它已被弃用，我们建议证书授权机构改为提供 subjectAltName 值。
  • 准入网络钩子