一种基于Etcd分布式锁的多节点Kubernetes集群自签根证书高效生成及同步方法以系统与流程

本发明涉及云原生，具体为一种基于etcd分布式锁的多节点kubernetes集群自签根证书高效生成及同步方法以系统。

背景技术：

1、在云原生技术的蓬勃发展中，kubernetes作为容器编排领域的领军者，其集群部署的效率和安全性一直是业界关注的焦点。在kubernetes集群的部署过程中，自签根证书的生成及同步是不可或缺的一环。自签根证书主要用于集群内组件之间的身份认证和通信加密，是确保集群安全稳定运行的重要保障。

2、然而，传统的kubernetes集群部署方式在证书生成及同步方面存在诸多不足。传统的部署方法通常在某个特定的部署节点上生成集群所需的自签根证书。随后，这些证书需要通过scp、rsync等命令手动同步到其他节点。这种方式不仅依赖操作系统的ssh相关命令和协议，而且容易受到网络环境和操作系统配置的影响，导致部署效率低下。再者，传统的证书同步方式采用串行部署策略，即按照固定的顺序逐一将证书同步到各个节点。这种方式不仅增加了部署的时间成本，而且在大规模集群部署时，其效率问题更加突出。此外，串行部署还可能导致证书同步的延迟和错误，进一步影响集群的稳定性和可用性。另外，传统的证书同步方式存在较大的安全风险。在证书同步过程中，需要依赖于ssh协议和相关的认证信息。然而，ssh协议本身存在一定的安全隐患，如密码泄露、中间人攻击等。如果ssh密钥管理不善，还可能导致系统登录信息泄露，给集群带来潜在的安全威胁。

3、传统的kubernetes集群部署过程中证书生成及同步方式已经无法满足现代云原生环境下对高效、安全、自动化部署的需求。为了解决这些问题，业界一直在探索新的技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于etcd分布式锁的多节点kubernetes集群自签根证书高效生成及同步方法以系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于etcd分布式锁的多节点kubernetes集群自签根证书高效生成及同步方法，所述方法包括以下步骤：

3、etcd服务，在操作系统中部署etcd服务，基于etcd分布式锁进行证书生成和同步；

4、配置证书同步组件，通过调用证书同步组件的http服务接口设置参数；

5、证书同步组件服务，用于部署在集群各节点，以常驻进程服务方式运行在各节点，监听etcd服务的键值变化，并提供http服务以热更新组件配置信息；

6、证书生成及同步，根据配置生成证书内容并加密存储到etcd数据库，并监听etcd数据库变化，同步更新证书数据并解密存储到本地。

7、优选的，etcd服务的具体操作包括：

8、为各节点生成及同步kubernetes集群所需自签证书提供存储服务及为协调各节点证书组件服务提供分布式锁服务，确保在任一时刻，只有一个节点获取到分布式锁并执行证书生成操作，从而保证证书生成的一致性和安全性。

9、优选的，配置证书同步组件的具体操作包括：

10、用于声明用于生成kubernetes集群自签证书名称、用于生成证书私钥的加密算法、证书有效起始及终止日期、证书签发机构名称、cn信息生成及同步自签证书所需信息。

11、优选的，证书同步组件服务的具体操作包括：

12、配置要生成的证书信息，每个证书配置包括私钥加密算法、起止日期、cn、机构、签发机构、存储文件名及本地存储路径。

13、优选的，证书生成及同步的具体操作包括：

14、尝试获取etcd服务模块提供的证书资源分布式锁，一旦成功获取锁，根据配置信息生成自签根证书的内容；生成完成后，证书生成模块将证书内容保存到本地，并将内存中的证书内容按配置的etcd数据加密算法进行加密，通过调用etcd的grpc服务将证书键值信息保存在etcd数据库中；

15、将主节点上生成的证书同步到当前节点，确保多节点间证书数据的一致性，证书同步模块通过监听etcd服务模块的变化来实现证书的同步，一旦检测到新的证书数据被添加或更新，证书同步模块将立即触发同步流程；首先从etcd中获取加密后的证书内容，然后利用与证书生成模块相同的解密算法进行解密；解密成功后，证书同步模块将按照指定的存储路径将证书内容存储到本地，实现证书在多节点间的同步。

16、一种基于etcd分布式锁的多节点kubernetes集群自签根证书高效生成及同步系统，所述系统由etcd服务模块、配置证书同步组件模块、证书同步组件服务模块以及证书生成及同步模块组成；

17、etcd服务模块，在操作系统中部署证书同步组件服务，基于etcd分布式锁进行证书生成和同步；

18、配置证书同步组件模块，通过调用证书同步组件的http服务接口设置参数；

19、证书同步组件服务模块，用于部署在集群各节点，以常驻进程服务方式运行在各节点，监听etcd服务的键值变化，并提供http服务以热更新组件配置信息；

20、证书生成及同步模块，根据配置生成证书内容并加密存储到etcd数据库，并监听etcd数据库变化，同步更新证书数据并解密存储到本地。

21、优选的，所述etcd服务模块，为各节点生成及同步kubernetes集群所需自签证书提供存储服务及为协调各节点证书组件服务提供分布式锁服务，确保在任一时刻，只有一个节点获取到分布式锁并执行证书生成操作，从而保证证书生成的一致性和安全性。

22、优选的，所述配置证书同步组件模块，用于声明用于生成kubernetes集群自签证书名称、用于生成证书私钥的加密算法、证书有效起始及终止日期、证书签发机构名称、cn信息生成及同步自签证书所需信息。

23、优选的，所述证书同步组件服务模块，配置要生成的证书信息，每个证书配置包括私钥加密算法、起止日期、cn、机构、签发机构、存储文件名及本地存储路径。

24、优选的，所述证书生成及同步模块，尝试获取etcd服务模块提供的证书资源分布式锁，一旦成功获取锁，根据配置信息生成自签根证书的内容；生成完成后，证书生成模块将证书内容保存到本地，并将内存中的证书内容按配置的etcd数据加密算法进行加密，通过调用etcd的grpc服务将证书键值信息保存在etcd数据库中；

25、将主节点上生成的证书同步到当前节点，确保多节点间证书数据的一致性，证书同步模块通过监听etcd服务模块的变化来实现证书的同步，一旦检测到新的证书数据被添加或更新，证书同步模块将立即触发同步流程；首先从etcd中获取加密后的证书内容，然后利用与证书生成模块相同的解密算法进行解密；解密成功后，证书同步模块将按照指定的存储路径将证书内容存储到本地，实现证书在多节点间的同步。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明提出的基于etcd分布式锁的多节点kubernetes集群自签根证书高效生成及同步方法以系统，通过引入etcd分布式锁技术，实现了多节点并发自签根证书的生成及同步。多个节点可以同时进行证书的生成工作，并通过etcd数据库实时共享和同步生成的证书信息。这种并行化的处理方式极大地缩短了集群部署的等待时间，显著提高了部署效率。

28、通过采用etcd数据库进行证书的存储和同步，有效提升了集群的安全性。etcd数据库具有高安全性和可靠性，能够防止证书信息被非法获取或篡改。利用etcd的分布式锁机制，确保证书生成的一致性和正确性，避免了证书冲突和错误导致的安全风险；通过加密通信和访问控制等安全机制，进一步加固了集群的安全防线。通过加密传输证书信息，防止了信息在传输过程中被截获和泄露；通过严格的访问控制，限制了只有授权节点才能访问和修改证书信息，确保了证书的安全性和完整性。

29、通过自动化和智能化的方式简化了证书生成与同步的流程，降低了对人力资源的依赖。用户只需进行简单的配置和启动操作，即可实现证书的自动生成和同步。这不仅减少了人工干预和错误的可能性，还提高了部署的准确性和可靠性。