k8s之dns解析

本篇文章主要介绍了k8s中dns如何解析和怎么使用dns服务。

coredns的原理和介绍

TKE集群中使用的DNS解析是采用coreDNS，Kubernetes1.11和更高版本中，CoreDNS位于GA并且默认情况下与kubeadm一起安装。

我们的每个容器下dns解析配置文件，都是通过kubelet来给容器进行配置。

kubelet 使用 --cluster-dns = 标志将 DNS 传递到每个容器。

DNS 名称也需要域。您可在kubelet中使用 --cluster-domain = 标志配置本地域

coredns的配置文件

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |2-
        .:53 {
            errors
            health
            kubernetes cluster.local. in-addr.arpa ip6.arpa {
                pods insecure
                upstream
                fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
            }
            prometheus :9153
            proxy . /etc/resolv.conf
            cache 30
            reload
            loadbalance
        }
kind: ConfigMap
metadata:
  creationTimestamp: "2020-06-02T03:16:59Z"
  labels:
    addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
  name: coredns
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "8573074315"
  selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/configmaps/coredns
  uid: 859ce588-a47f-11ea-8fe7-0a5ffefb2e9f

error：错误记录到 stdout。
health：CoreDNS 的健康报告给 http://localhost:8080/health。
kubernetes：CoreDNS 将基于 Kubernetes 的服务和 Pod 的 IP 答复 DNS 查询。您可以在此处.
提供 pods insecure 选项是为了与 kube-dns 向前兼容。您可以使用 pods verified 选项，该选项仅在相同名称空间中存在具有匹配 IP 的 pod 时才返回 A 记录。如果您不使用 Pod 记录，则可以使用 pods disabled 选项

'Upstream' 用来解析指向外部主机的服务（外部服务）。

prometheus：CoreDNS的度量标准以Prometheus格式在 http://localhost:9153/metrics 上提供。
proxy: 不在 Kubernetes 集群域内的任何查询都将转发到预定义的解析器 (/etc/resolv.conf).
cache：这将启用前端缓存。
loop：检测到简单的转发循环，如果发现死循环，则中止 CoreDNS 进程。
reload：允许自动重新加载已更改的 Corefile。编辑 ConfigMap 配置后，请等待两分钟，以使更改生效。
loadbalance：这是一个轮询 DNS 负载均衡器，它在应答中随机分配 A，AAAA 和 MX 记录的顺序。

使用 CoreDN 配置存根域和上游域名服务器

CoreDNS 能够使用 proxy plugin. 配置存根域和上游域名服务器。

注意：k8s在1.18版本后，配置上游dns服务器采用的字段不在是proxy，而是采用的forword字段。

示例

如果集群操作员的 Consul 域服务器位于 10.150.0.1，并且所有 Consul 名称都带有后缀.consul.local。要在 CoreDNS 中对其进行配置，集群管理员可以在 CoreDNS 的 ConfigMap 中创建加入以下字段。

consul.local:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 10.150.0.1
    }

要显式强制所有非集群 DNS 查找通过特定的域名服务器（位于172.16.0.1），请将 proxy 和 forward 指向域名服务器，而不是 /etc/resolv.conf。

proxy .  172.16.0.1

最终的 ConfigMap 以及默认的 Corefile 配置如下所示：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           pods insecure
           upstream 172.16.0.1
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        prometheus :9153
        proxy . 172.16.0.1
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
    consul.local:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 10.150.0.1
    }

CoreDNS 不仅仅提供 kube-dns 的功能。为 kube-dns 创建的 ConfigMap 支持 StubDomains 和 upstreamNameservers 转换为 CoreDNS 中的 proxy 插件。同样，kube-dns 中的 Federations 插件会转换为 CoreDNS 中的 federation 插件。

示例

用于 kubedns 的此示例 ConfigMap 描述了 federations, stubdomains and upstreamnameservers：

apiVersion: v1
data:
  federations: |
    {"foo" : "foo.feddomain.com"}
  stubDomains: |
    {"abc.com" : ["1.2.3.4"], "my.cluster.local" : ["2.3.4.5"]}
  upstreamNameservers: |
    ["8.8.8.8", "8.8.4.4"]
kind: ConfigMap

CoreDNS 中的等效配置将创建一个 Corefile：

For federations:

federation cluster.local {
           foo foo.feddomain.com
        }

For stubDomains:

abc.com:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 1.2.3.4
    }
    my.cluster.local:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 2.3.4.5
    }

带有默认插件的完整 Corefile：

.:53 {
        errors
        health
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           upstream  8.8.8.8 8.8.4.4
           pods insecure
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        federation cluster.local {
           foo foo.feddomain.com
        }
        prometheus :9153
        proxy .  8.8.8.8 8.8.4.4
        cache 30
    }
    abc.com:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 1.2.3.4
    }
    my.cluster.local:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 2.3.4.5
    }

pod中coredns策略选择

在 kubernetes 中还提供了 dnsPolicy 决定 Pod 内预设 DNS 配置策略：

None 无任何策略
Default 默认
ClusterFirst 集群 DNS 优先
ClusterFirstWithHostNet 集群 DNS 优先，并伴随着使用宿主机网络

无策略 (None)

清除 Pod 预设 DNS 配置，当 dnsPolicy 设置成为这个值之后， kubernetes 不会为 Pod 预先加载任何逻辑用于判定得到 DNS 的配置。因此若将 dnsPolicy 设置为 None , 为了避免 Pod 里面没有 DNS 配置，最好通过 dnsConfig 来描述自定义的 DNS 参数。如下所示：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: base/java
    command:
      - "java -jar /opt/app.jar"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: demo
  restartPolicy: Always
  dnsPolicy: None
  dnsConfig:
    nameservers:
      - 172.xxx.xxx.201
    searches:
      - ns1.svc.cluster.local
      - my.dns.search.suffix
    options:
      - name: ndots
        value: "2"
      - name: edns0

通过上述配置创建 Pod 之后，执行 kubectl exec demo cat /etc/resolv.conf 命令即可看到额外的配置项目，如下：

nameserver 172.xxx.xxx.201
search ns1.svc.cluster.local my.dns.search.suffix
options ndots:2 edns0

默认预设 (Default)

Pod 里面的 DNS 配置继承了宿主机上的 DNS 配置。即，该 Pod 的 DNS 配置与宿主机完全一致。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: base/java
    command:
      - "java -jar /opt/app.jar"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: demo
  restartPolicy: Always
  dnsPolicy: Default

通过 cat /etc/resolv.conf 可查看到宿主机上的配置如下：

# Dynamic resolv.conf(5) file for glibc resolver(3) generated by resolvconf(8)
#     DO NOT EDIT THIS FILE BY HAND -- YOUR CHANGES WILL BE OVERWRITTEN
nameserver 172.xxx.xxx.201
nameserver 114.114.114.114

通过上述配置创建 Pod 之后，执行 kubectl exec demo cat /etc/resolv.conf 命令即可看到额外的配置项目，如下：

nameserver 172.xxx.xxx.201
nameserver 114.114.114.114

集群优先 (ClusterFirst)

与 Default 相反，会预先使用 kube-dns (或 CoreDNS ) 的信息当预设置参数写入到该 Pod 内的DNS配置。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: base/java
    command:
      - "java -jar /opt/app.jar"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: demo
  restartPolicy: Always
  dnsPolicy: ClusterFirst

通过上述配置创建 Pod 之后，执行 kubectl exec demo cat /etc/resolv.conf 命令即可看到额外的配置项目，如下：

nameserver 10.20.0.2
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5

注如设置了 hostNetwork = true 时，ClusterFirst 会被强制转化为 Default 。如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: base/java
    command:
      - "java -jar /opt/app.jar"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: demo
  hostNetwork: true
  restartPolicy: Always
  dnsPolicy: ClusterFirst

通过上述配置创建 Pod 之后，执行 kubectl exec demo cat /etc/resolv.conf 命令即可看到额外的配置项目，如下：

nameserver 172.xxx.xxx.201
nameserver 114.114.114.114

注设置 hostNetwork = true 之后，会让 Pod 与该节点公用相同的网络空间(网卡/路由等)

宿主机与 Kubernetes 共存 ( ClusterFirstWithHostNet )

同时使用 hostNetwork 与 kube-dns 作为 Pod 预设 DNS 配置。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: base/java
    command:
      - "java -jar /opt/app.jar"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: demo
  hostNetwork: true
  restartPolicy: Always
  dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet

通过上述配置创建 Pod 之后，执行 kubectl exec demo cat /etc/resolv.conf 命令即可看到额外的配置项目，如下：

nameserver 10.20.0.2
search default.svc.k8s.local. svc.k8s.local. k8s.local.
options ndots:5

yaml文件中添加nameserver和search域

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: base/java
    command:
      - "java -jar /opt/app.jar"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: demo
  restartPolicy: Always
  dnsConfig:
    nameservers:
      - 172.xxx.xxx.201
    searches:
      - ns1.svc.cluster.local
      - my.dns.search.suffix
    options:
      - name: ndots
        value: "2"
      - name: edns0

通过上述配置创建 Pod 之后，执行 kubectl exec demo cat /etc/resolv.conf 命令即可看到额外的配置项目，如下：

nameserver 10.20.0.2
nameserver 172.xxx.xxx.201
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local ns1.svc.cluster.local my.dns.search.suffix
options ndots:2 edns0

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