Vault+K8S 最佳实践

在之前的文章「防拖库的最佳实践」中，我提到了使用 Vault 來存储秘钥的方案。本文是我在开发中使用的最佳实践。

准备工作

首先生成一套部署 Vault 所需要的证书。在这里我使用了 cfssl 这个工具，在 Mac 下可以使用 brew install cfssl 来安装。

  1. 创建一个 ca-csr.json 配置文件，如 ca/ca-csr.json。之后运行命令。

    cfssl gencert -initca ./ca/ca-csr.json | cfssljson -bare ca

    生成 ca.pem 和 ca-key.pem。

  2. 再创建一个 ca-config.json 配置文件，如 ca/ca-config.json，和 vault-csr.json 配置文件，如 ca/vault-csr.json。之后运行命令：

    cfssl gencert \
-ca=ca.pem \
-ca-key=ca-key.pem \
-config=./ca/ca-config.json \
-hostname="vault,localhost,127.0.0.1,vault.of.your.custom.domain.name.com" \
-profile=default \
./vault-csr.json | cfssljson -bare vault
  3. 生成 vault.pem 后再运行 cat vault.pem ca.pem > vault-combined.pem 将 vault 的证书和 ca 证书合并。

这时我们应该有一组 ca-key.pem 和 vault-combined.pem。

在 k8s 上部署

假设我们已经有一套 k8s 在线，而且可以使用 kubectl 命令控制。

  1. 先将 ca 证书， vault 的证书和秘钥写入 k8s 的 secret 中。

    kubectl create secret generic vault-tls \
--from-file=ca.pem \
--from-file=vault.pem=vault-combined.pem \
--from-file=vault-key.pem

  2. 创建 vault 配置文件 vault.hcl。如果是开发环境，不需要高可用（HA)，我会推荐使用 mysql 作为存储服务配置，例如 vault-mysql.hcl。 如果是线上环境，我推荐使用支持 高可用（HA) 的存储层，例如 Google Cloud Storage vault-gcs.hcl。

    • 可以在 gcloud 的 console 中使用 gsutil mb gs://vault_storage_bucket_name 命令创建 gcs 的 bucket。

  3. 将 vault 的配置文件 vault.hcl 写入 k8s 的 configmap。

    kubectl create secret generic vault-config \
--from-file=vault.hcl

  4. 创建一个 k8s 服务配置文件 vault.yml ，例如开发测试环境配置 vault-stage.yml，或者生产环境 vault-prod.yml

  5. 将域名配置写入 configmap。

    kubectl create configmap vault \
--from-literal \
api-addr=https://vault.of.your.custom.domain.name.com:8200

  6. 如果使用了 gcs ，将谷歌的 service-account-cert.json，例如 vault-service-account-cert-example.json （这个文件是 gcp 平台上生成的）。写入 secret 。

    kubectl create secret generic vault-gcs \
 --from-file=service-account-cert.json

  7. 启动 vault 服务

    kubectl apply -f vault.yaml

初始化 vault

vault 在初始化之前是不能正常服务，而且面向 k8s 的健康检查服务也会显示不正常。所以要先登录初始化。

  1. 通过 kubectl get pods 找到 vault 服务的 pod id。如果是按前面开发测试（stage）环境的配置，这个 pod id 应该是 vault-0。如果是生产环境，应该是 vault- 后一串随机的 id。 通过 kubectl 登录进入这个pod的命令行：

    kubectl exec -it vault-0-or-your-vault-pod-id -- /bin/sh

  2. 初始化 vault。

    vault operator init -ca-cert=/etc/vault/tls/ca.pem

    初始化 vault 的操作只有第一次创建部署 vault 时。会生成5个 root tokens。一定要保存好。初始化成功之后，就不需要也不会再运行 init 的操作。

  3. unseal vault。这个操作使用初始化时生成的 root tokens 中的任意3个，在每次 vault 集群启动后都要运行。

    vault operator unseal -ca-cert=/etc/vault/tls/ca.pem

    至此完成 vault 服务的部署。

使用 vault

完成 vault 的初始化（init）和 unseal 之后。 k8s 集群应该就会显示 vault 服务健康状态正常，并开始提供服务。这时就可以在任何一个可以访问到这个 vault 服务的实例上，使用 vault 命令行，或者在代码中使用 vault 的库来存取 vault 数据。

  1. 使用命令行，先配置环境变量

    export VAULT_ADDR=https://vault.of.your.custom.domain.name.com:8200
export VAULT_CACERT=./ca.pem
export VAULT_TOKEN=your-vault-token

  2. 创建一个 policy 配置，例如 vault-policy-example.hcl。并通过 vault 命令行创建这个 policy。

    export VAULT_ADDR=https://vault.of.your.custom.domain.name.com:8200 export VAULT_CACERT=./ca.pem
export VAULT_TOKEN=your-vault-token

  3. 在 secret/example 下写入一个键值。例如写入一个文件或 key。

    vault kv put secret/example/foobar \
grpc_tls_cert=@vault-combined.pem \
gcloud_apikey="your-gcloud-api-key"

  4. 创建一个 policy 配置，例如一个 secret/example/* 下的只读策略， vault-policy-example-readonly.hcl。并通过 vault 命令行创建这个 policy。

    policy write example-readonly vault-policy-example-readonly.hcl

  5. 为这个 policy 创建一个 token。这个 token 仅有读取这个 policy 下的键值权限。因此更适合应用中使用。

    vault token create -policy=example-readonly

  6. 之后我们就可以在代码中通过这个 readonly 的 token 来读路径下的键值。假设我们使用 golang。

    ...

import (
   ...
   vault "github.com/hashicorp/vault/api"
)

...
// 配置 vault api 的地址
vaultAddr := os.Getenv("VAULT_API_ADDR")
config := &vault.Config{
   Address: vaultAddr,
}

// 配置 vault 的 CA Cert
if err := config.ConfigureTLS(&vault.TLSConfig{
   CACert: os.Getenv("CA_CERT"),
}); err != nil {
   log.Fatalf("failed to configure vault tls: %v", err)
}
vaultClient, err := vault.NewClient(config)
if err != nil {
   log.Fatalf("failed to init vault client %s: %v", vaultAddr, err)
}
// 配置 vault 的 token
vaultClient.SetToken(os.Getenv("VAULT_TOKEN"))

keyName := "secret/example/foobar"
secretValues, err := vaultClient.Logical().Read(keyName)
if err != nil {
   log.Fatalf("failed to read vault secret %s: %v", keyName, err)
}

// 列印配置信息
fmt.Println(secretValues.Data["gcloud_apikey"].(string))
fmt.Println(secretValues.Data["grpc_tls_cert"].(string))

维护

维护上要注意的是， token 和 证书都是有过期时间。到期前要 renew 和重新配置新证书。可以通过命令行 renew：

vault token renew your-vault-token

如果 token 所属的 policy 有 /auth/token/renew-self 相应的权限。那么也可以亦可以代码中自己 renew 自己。那么就能保证活跃的 token 一直有效。而不活跃的 token ，即使被忘记了，一段时间后也会失效。

这些就是我在 k8s 集群上使用 vault 的方式了。原文位于 Github 。

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