K8s CoreDNS落地实践

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DNS 服务是 Kubernetes 内置的服务发现组件，它方便容器服务可以通过发布的唯一 App 名字找到对方的端口服务，再也不需要维护服务对应的 IP 关系。这个对传统企业内部的运维习惯也是有一些变革的。一般传统企业内部都会维护一套 CMDB 系统，专门来维护服务器和 IP 地址的对应关系，方便规划管理好应用服务集群。当落地 K8s 集群之后，因为应用容器的 IP 生命周期短暂，通过 App 名字来识别服务其实对运维和开发都会更方便。所以本篇就是结合实际的需求场景给大家详细介绍 DNS 的使用实践。

CoreDNS 介绍

Kubernetes 早期的 DNS 组件叫 KubeDNS。CNCF 社区后来引入了更加成熟的开源项目 CoreDNS 替换了 KubeDNS。所以我们现在提到 KubeDNS，其实默认指代的是 CoreDNS 项目。在 Kubernetes 中部署 CoreDNS 作为集群内的 DNS 服务有很多种方式，例如可以使用官方 Helm Chart 库中的 Helm Chart 部署，具体可查看 CoreDNS Helm Chart。

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$ helm install --name coredns --namespace=kube-system stable/coredns

查看 coredns 的 Pod，确认所有 Pod 都处于 Running 状态：

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kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns
NAME                       READY     STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-699477c54d-9fsl2   1/1       Running   0          5m
coredns-699477c54d-d6tb2   1/1       Running   0          5m
coredns-699477c54d-qh54v   1/1       Running   0          5m
coredns-699477c54d-vvqj9   1/1       Running   0          5m
coredns-699477c54d-xcv8h   1/1       Running   0          6m

测试一下 DNS 功能是否好用：

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kubectl run curl --image=radial/busyboxplus:curl -i --tty

nslookup kubernetes.default

Server:    10.96.0.10

Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local


Name:      kubernetes

Address 1: 10.96.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

服务发现规则

DNS 支持的服务发现是支持 Service 和 Pod 的。它的规则如下。

Services

A 记录：

  • Service（headless Service 除外）将被分配一个 DNS A 记录，格式为 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local。该 DNS 记录解析到 Service 的 ClusterIP。
  • Headless Service（没有 ClusterIP）也将被分配一个 DNS A 记录，格式为 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local。该 DNS 记录解析到 Service 所选中的一组 Pod 的 IP 地址的集合。调用者应该使用该 IP 地址集合，或者按照轮询（round-robin）的方式从集合中选择一个 IP 地址使用。SRV 记录：Service（含 headless Service）的命名端口（有 name 的端口）将被分配一个 SRV 记录，其格式为 _my-port-name._my-port-protocol.my-svc.my-namespace.svc.cluster.local。
  • 对于一个普通 Service（非 headless Service），该 SRV 记录解析到其端口号和域名 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local。
  • 对于一个 Headless Service，该 SRV 记录解析到多个结果：每一个结果都对应该 Service 的一个后端 Pod，包含其端口号和 Pod 的域名 auto-generated-pod-name.my-svc.my-namespace.svc.cluster.local。

Pods

Kubernetes 在创建 Pod 时，将 Pod 定义中的 metadata.name 的值作为 Pod 实例的 hostname。

  • Pod 定义中有一个可选字段 spec.hostname 可用来直接指定 Pod 的 hostname。例如，某 Pod 的 spec.hostname 字段被设置为 my-host，则该 Pod 创建后 hostname 将被设为 my-host。
  • Pod 定义中还有一个可选字段 spec.subdomain 可用来指定 Pod 的 subdomain。例如，名称空间 my-namespace 中，某 Pod 的 hostname 为 foo，并且 subdomain 为 bar，则该 Pod 的完整域名（FQDN）为 foo.bar.my-namespace.svc.cluster.local。

备注：A 记录不是根据 Pod name 创建的，而是根据 hostname 创建的。如果一个 Pod 没有 hostname 只有 subdomain，则 Kubernetes 将只为其 headless Service 创建一个 A 记录 default-subdomain.my-namespace.svc.cluster-domain.example，该记录指向 Pod 的 IP 地址。

DNS 优化

社区根据压测数据，对 CoreDNS 需要的内存提供了一个计算公式：

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MB required (default settings) = (Pods + Services) / 1000 + 54

注解：

  • 30 MB 留给缓存，默认缓存大小为 1 万条记录。
  • 5 MB 留给应用查询操作使用，默认压测单例 CoreDNS 支持大约 30K QPS。

集成外部 DNS 服务

我们在使用 Kubernetes 的场景中，企业经常已经默认有了自己的 DNS 服务，在部署容器集群的时候，肯定期望和外置的 DNS 服务做一些集成，方便企业内部的使用。

默认 DNS 查询策略是 ClusterFirst，也就是查询应用名字首先是让集群内部的 CoreDNS 提供名字服务。而我们需要解决的是让指定的别名访问外部的服务，这个时候就需要做如下配置：

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apiVersion: v1


kind: ConfigMap


metadata:


name: kube-dns


namespace: kube-system


data:


stubDomains: |


{"consul.local": ["10.150.0.1"]}



upstreamNameservers: |


["8.8.8.8", "8.8.4.4"]

上面这个例子很好的解释了外置 Consul 服务，也可以很好地集成到 Kubernetes 服务中。如果是正式的域名，直接转向查询 8.8.8.8 上游 DNS 服务器了。

总结

CoreDNS 是 Kubernetes 集群中最核心，也是最容易理解的一个组件，它的功能单一，很容易上手。但是名字解析的规则还是需要大家熟悉，避免一些不必要的认知错误。

参考：

https://github.com/coredns/deployment/blob/master/kubernetes/Scaling_CoreDNS.md

https://kuboard.cn/learning/k8s-intermediate/service/dns.html

#kubernetes#dns#hostname#ip#service