DNS 是 Kubernetes 的核心功能之一，通过 kube-dns 或 CoreDNS 作为集群的必备扩展来提供命名服务。

CoreDNS

从 v1.11 开始可以使用 CoreDNS 来提供命名服务，并从 v1.13 开始成为默认 DNS 服务。CoreDNS 的特点是效率更高，资源占用率更小，推荐使用 CoreDNS 替代 kube-dns 为集群提供 DNS 服务。

从 kube-dns 升级为 CoreDNS 的步骤为：

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

全新部署的话，可以点击这里 查看 CoreDNS 扩展的配置方法。

支持的 DNS 格式

  • Service

    • A record：生成 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local，解析 IP 分为两种情况

      • 普通 Service 解析为 Cluster IP
      • Headless Service 解析为指定的 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
  1. apiVersion: v1
  2. kind: Pod
  3. metadata:
  4.   name: busybox2
  5.   labels:
  6.     name: busybox
  7. spec:
  8.   hostname: busybox-2
  9.   subdomain: default-subdomain
  10.   containers:
  11.   - image: busybox
  12.     command:
  13.       - sleep
  14.       - "3600"
  15.     name: busybox

DNS - 图1

支持配置私有 DNS 服务器和上游 DNS 服务器

从 Kubernetes 1.6 开始，可以通过为 kube-dns 提供 ConfigMap 来实现对存根域以及上游名称服务器的自定义指定。例如，下面的配置插入了一个单独的私有根 DNS 服务器和两个上游 DNS 服务器。

  1. apiVersion: v1
  2. kind: ConfigMap
  3. metadata:
  4.   name: kube-dns
  5.   namespace: kube-system
  6. data:
  7.   stubDomains: |
  8.     {“acme.local”: [“1.2.3.4”]}
  9.   upstreamNameservers: |
  10.     [“8.8.8.8”, “8.8.4.4”]

使用上述特定配置，查询请求首先会被发送到 kube-dns 的 DNS 缓存层 (Dnsmasq 服务器)。Dnsmasq 服务器会先检查请求的后缀，带有集群后缀（例如：”.cluster.local”）的请求会被发往 kube-dns，拥有存根域后缀的名称（例如：”.acme.local”）将会被发送到配置的私有 DNS 服务器 [“1.2.3.4”]。最后，不满足任何这些后缀的请求将会被发送到上游 DNS [“8.8.8.8”, “8.8.4.4”] 里。

DNS - 图2

kube-dns

启动 kube-dns 示例

一般通过扩展的方式部署 DNS 服务，如把 kube-dns.yaml 放到 Master 节点的 /etc/kubernetes/addons 目录中。当然也可以手动部署：

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

这会在 Kubernetes 中启动一个包含三个容器的 Pod，运行着 DNS 相关的三个服务：

  1. # kube-dns container
  2. kube-dns --domain=cluster.local. --dns-port=10053 --config-dir=/kube-dns-config --v=2
  4. # dnsmasq container
  5. 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
  7. # sidecar container
  8. 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，其性能较 kube-dns 更好。可以以扩展方式部署，如把 coredns.yaml 放到 Master 节点的 /etc/kubernetes/addons 目录中。当然也可以手动部署：

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

kube-dns 工作原理

如下图所示，kube-dns 由三个容器构成：

  • kube-dns：DNS 服务的核心组件，主要由 KubeDNS 和 SkyDNS 组成

    • KubeDNS 负责监听 Service 和 Endpoint 的变化情况，并将相关的信息更新到 SkyDNS 中
    • SkyDNS 负责 DNS 解析，监听在 10053 端口 (tcp/udp)，同时也监听在 10055 端口提供 metrics
    • kube-dns 还监听了 8081 端口，以供健康检查使用

  • dnsmasq-nanny：负责启动 dnsmasq，并在配置发生变化时重启 dnsmasq

    • dnsmasq 的 upstream 为 SkyDNS，即集群内部的 DNS 解析由 SkyDNS 负责
  • sidecar：负责健康检查和提供 DNS metrics（监听在 10054 端口）

DNS - 图3

源码简介

kube-dns 的代码已经从 kubernetes 里面分离出来，放到了 https://github.com/kubernetes/dns。

kube-dns、dnsmasq-nanny 和 sidecar 的代码均是从 cmd/<cmd-name>/main.go 开始，并分别调用 pkg/dns、pkg/dnsmasq 和 pkg/sidecar 完成相应的功能。而最核心的 DNS 解析则是直接引用了 github.com/skynetservices/skydns/server 的代码，具体实现见 skynetservices/skydns。

常见问题

Ubuntu 18.04 中 DNS 无法解析的问题

Ubuntu 18.04 中默认开启了 systemd-resolved，它会在系统的 /etc/resolv.conf 中写入 nameserver 127.0.0.53。由于这是一个本地地址，从而会导致 CoreDNS 或者 kube-dns 无法解析外网地址。

解决方法是替换掉 systemd-resolved 生成的 resolv.conf 文件：

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

或者为 DNS 服务手动指定 resolv.conf 的路径：

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

参考文档