kube-dns

DNS 是 Kubernetes 的核心功能之一，通過 kube-dns 或 CoreDNS 作爲集群的必備擴展來提供命名服務。

CoreDNS

從 v1.11 開始可以使用 CoreDNS 來提供命名服務，並從 v1.13 開始成爲默認 DNS 服務。CoreDNS 的特點是效率更高，資源佔用率更小，推薦使用 CoreDNS 替代 kube-dns 爲集群提供 DNS 服務。

從 kube-dns 升級爲 CoreDNS 的步驟爲：

$ git clone https://github.com/coredns/deployment
$ cd deployment/kubernetes
$ ./deploy.sh | kubectl apply -f -
$ kubectl delete --namespace=kube-system deployment kube-dns

全新部署的話，可以點擊這裏 查看 CoreDNS 擴展的配置方法。

支持的 DNS 格式

  • Service

    • A record：生成 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local，解析 IP 分爲兩種情況

      • 普通 Service 解析爲 Cluster IP

      • Headless Service 解析爲指定的 Pod IP 列表

    • SRV record：生成 _my-port-name._my-port-protocol.my-svc.my-namespace.svc.cluster.local

  • Pod

    • A record：pod-ip-address.my-namespace.pod.cluster.local

    • 指定 hostname 和 subdomain：hostname.custom-subdomain.default.svc.cluster.local，如下所示

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox2
  labels:
    name: busybox
spec:
  hostname: busybox-2
  subdomain: default-subdomain
  containers:
  - image: busybox
    command:
      - sleep
      - "3600"
    name: busybox

支持配置私有 DNS 服務器和上游 DNS 服務器

從 Kubernetes 1.6 開始，可以通過爲 kube-dns 提供 ConfigMap 來實現對存根域以及上游名稱服務器的自定義指定。例如，下面的配置插入了一個單獨的私有根 DNS 服務器和兩個上游 DNS 服務器。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: kube-dns
  namespace: kube-system
data:
  stubDomains: |
    {“acme.local”: [“1.2.3.4”]}
  upstreamNameservers: |
    [“8.8.8.8”, “8.8.4.4”]

使用上述特定配置，查詢請求首先會被髮送到 kube-dns 的 DNS 緩存層 (Dnsmasq 服務器)。Dnsmasq 服務器會先檢查請求的後綴，帶有集群后綴（例如：”.cluster.local”）的請求會被髮往 kube-dns，擁有存根域後綴的名稱（例如：”.acme.local”）將會被髮送到配置的私有 DNS 服務器 [“1.2.3.4”]。最後，不滿足任何這些後綴的請求將會被髮送到上游 DNS [“8.8.8.8”, “8.8.4.4”] 裏。

kube-dns

啓動 kube-dns 示例

一般通過擴展的方式部署 DNS 服務，如把 kube-dns.yaml 放到 Master 節點的 /etc/kubernetes/addons 目錄中。當然也可以手動部署：

kubectl apply -f https://github.com/feiskyer/kubernetes-handbook/raw/master/manifests/kubedns/kube-dns.yaml

這會在 Kubernetes 中啓動一個包含三個容器的 Pod，運行着 DNS 相關的三個服務：

# kube-dns container
kube-dns --domain=cluster.local. --dns-port=10053 --config-dir=/kube-dns-config --v=2

# dnsmasq container
dnsmasq-nanny -v=2 -logtostderr -configDir=/etc/k8s/dns/dnsmasq-nanny -restartDnsmasq=true -- -k --cache-size=1000 --log-facility=- --server=127.0.0.1#10053

# sidecar container
sidecar --v=2 --logtostderr --probe=kubedns,127.0.0.1:10053,kubernetes.default.svc.cluster.local.,5,A --probe=dnsmasq,127.0.0.1:53,kubernetes.default.svc.cluster.local.,5,A

Kubernetes v1.10 也支持 Beta 版的 CoreDNS，其性能較 kube-dns 更好。可以以擴展方式部署，如把 coredns.yaml 放到 Master 節點的 /etc/kubernetes/addons 目錄中。當然也可以手動部署：

kubectl apply -f https://github.com/feiskyer/kubernetes-handbook/raw/master/manifests/kubedns/coredns.yaml

kube-dns 工作原理

如下圖所示，kube-dns 由三個容器構成：

  • kube-dns：DNS 服務的核心組件，主要由 KubeDNS 和 SkyDNS 組成

    • KubeDNS 負責監聽 Service 和 Endpoint 的變化情況，並將相關的信息更新到 SkyDNS 中

    • SkyDNS 負責 DNS 解析，監聽在 10053 端口 (tcp/udp)，同時也監聽在 10055 端口提供 metrics

    • kube-dns 還監聽了 8081 端口，以供健康檢查使用

  • dnsmasq-nanny：負責啓動 dnsmasq，並在配置發生變化時重啓 dnsmasq

    • dnsmasq 的 upstream 爲 SkyDNS，即集群內部的 DNS 解析由 SkyDNS 負責

  • sidecar：負責健康檢查和提供 DNS metrics（監聽在 10054 端口）

源碼簡介

kube-dns 的代碼已經從 kubernetes 裏面分離出來，放到了 https://github.com/kubernetes/dns。

kube-dns、dnsmasq-nanny 和 sidecar 的代碼均是從 cmd/<cmd-name>/main.go 開始，並分別調用 pkg/dns、pkg/dnsmasq 和 pkg/sidecar 完成相應的功能。而最核心的 DNS 解析則是直接引用了 github.com/skynetservices/skydns/server 的代碼，具體實現見 skynetservices/skydns。

常見問題

Ubuntu 18.04 中 DNS 無法解析的問題

Ubuntu 18.04 中默認開啓了 systemd-resolved，它會在系統的 /etc/resolv.conf 中寫入 nameserver 127.0.0.53。由於這是一個本地地址，從而會導致 CoreDNS 或者 kube-dns 無法解析外網地址。

解決方法是替換掉 systemd-resolved 生成的 resolv.conf 文件：

sudo rm /etc/resolv.conf
sudo ln -s /run/systemd/resolve/resolv.conf /etc/resolv.conf

或者爲 DNS 服務手動指定 resolv.conf 的路徑：

--resolv-conf=/run/systemd/resolve/resolv.conf

參考文檔

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