配置内置DNS（kube-dns）

在我们安装Kubernetes集群的时候就已经安装了kube-dns插件，这个插件也是官方推荐安装的。通过将 Service 注册到 DNS 中，Kuberentes 可以为我们提供一种简单的服务注册发现与负载均衡方式。

CoreDNS作为CNCF中的托管的一个项目，在Kuberentes1.9版本中，使用kubeadm方式安装的集群可以通过以下命令直接安装CoreDNS。

  1. kubeadm init --feature-gates=CoreDNS=true

您也可以使用CoreDNS替换Kubernetes插件kube-dns，可以使用 Pod 部署也可以独立部署，请参考Using CoreDNS for Service Discovery，下文将介绍如何配置kube-dns。

kube-dns

kube-dns是Kubernetes中的一个内置插件，目前作为一个独立的开源项目维护，见https://github.com/kubernetes/dns。

下文中给出了配置 DNS Pod 的提示和定义 DNS 解析过程以及诊断 DNS 问题的指南。

前提要求

  • Kubernetes 1.6 及以上版本。
  • 集群必须使用 kube-dns 插件进行配置。

kube-dns 介绍

从 Kubernetes v1.3 版本开始，使用 cluster add-on 插件管理器回自动启动内置的 DNS。

Kubernetes DNS pod 中包括 3 个容器：

  • kubedns：kubedns 进程监视 Kubernetes master 中的 Service 和 Endpoint 的变化，并维护内存查找结构来服务DNS请求。
  • dnsmasq：dnsmasq 容器添加 DNS 缓存以提高性能。
  • sidecar：sidecar 容器在执行双重健康检查（针对 dnsmasq 和 kubedns）时提供单个健康检查端点（监听在10054端口）。

DNS pod 具有静态 IP 并作为 Kubernetes 服务暴露出来。该静态 IP 分配后，kubelet 会将使用 --cluster-dns = <dns-service-ip> 标志配置的 DNS 传递给每个容器。

DNS 名称也需要域名。本地域可以使用标志 --cluster-domain = <default-local-domain> 在 kubelet 中配置。

Kubernetes集群DNS服务器基于 SkyDNS 库。它支持正向查找（A 记录），服务查找（SRV 记录）和反向 IP 地址查找（PTR 记录）

kube-dns 支持的 DNS 格式

kube-dns 将分别为 service 和 pod 生成不同格式的 DNS 记录。

Service

  • A记录：生成my-svc.my-namespace.svc.cluster.local域名，解析成 IP 地址，分为两种情况：
    • 普通 Service：解析成 ClusterIP
    • Headless Service：解析为指定 Pod 的 IP 列表
  • SRV记录：为命名的端口（普通 Service 或 Headless Service）生成 _my-port-name._my-port-protocol.my-svc.my-namespace.svc.cluster.local 的域名

Pod

  • A记录：生成域名 pod-ip.my-namespace.pod.cluster.local

kube-dns 存根域名

可以在 Pod 中指定 hostname 和 subdomain：hostname.custom-subdomain.default.svc.cluster.local，例如：

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Pod
  3. metadata:
  4.   name: busybox
  5.   labels:
  6.     name: busybox
  7. spec:
  8.   hostname: busybox-1
  9.   subdomain: busybox-subdomain
  10.   containers:
  11.   name: busybox
  12.   - image: busybox
  13.     command:
  14.     - sleep
  15.     - "3600"

该 Pod 的域名是 busybox-1.busybox-subdomain.default.svc.cluster.local。

继承节点的 DNS

运行 Pod 时，kubelet 将预先配置集群 DNS 服务器到 Pod 中，并搜索节点自己的 DNS 设置路径。如果节点能够解析特定于较大环境的 DNS 名称，那么 Pod 应该也能够解析。请参阅下面的已知问题以了解警告。

如果您不想要这个，或者您想要为 Pod 设置不同的 DNS 配置，您可以给 kubelet 指定 --resolv-conf 标志。将该值设置为 “” 意味着 Pod 不继承 DNS。将其设置为有效的文件路径意味着 kubelet 将使用此文件而不是 /etc/resolv.conf 用于 DNS 继承。

配置存根域和上游 DNS 服务器

通过为 kube-dns （kube-system:kube-dns）提供一个 ConfigMap，集群管理员能够指定自定义存根域和上游 nameserver。

例如，下面的 ConfigMap 建立了一个 DNS 配置，它具有一个单独的存根域和两个上游 nameserver：

  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”]

如上面指定的那样，带有“.acme.local”后缀的 DNS 请求被转发到 1.2.3.4 处监听的 DNS。Google Public DNS 为上游查询提供服务。

下表描述了如何将具有特定域名的查询映射到其目标DNS服务器：

域名 响应查询的服务器
kubernetes.default.svc.cluster.local kube-dns
foo.acme.local 自定义 DNS (1.2.3.4)
widget.com 上游 DNS (8.8.8.8 或 8.8.4.4)

查看 ConfigMap 选项 获取更多关于配置选项格式的详细信息。

对 Pod 的影响

自定义的上游名称服务器和存根域不会影响那些将自己的 dnsPolicy 设置为 Default 或者 None 的 Pod。

如果 Pod 的 dnsPolicy 设置为 “ClusterFirst”，则其名称解析将按其他方式处理，具体取决于存根域和上游 DNS 服务器的配置。

未进行自定义配置：没有匹配上配置的集群域名后缀的任何请求，例如 “www.kubernetes.io”，将会被转发到继承自节点的上游 nameserver。

进行自定义配置：如果配置了存根域和上游 DNS 服务器（和在 前面例子 配置的一样），DNS 查询将根据下面的流程进行路由：

  1. 查询首先被发送到 kube-dns 中的 DNS 缓存层。

  2. 从缓存层，检查请求的后缀，并转发到合适的 DNS 上，基于如下的示例：

    • 具有集群后缀的名字（例如 “.cluster.local”）：请求被发送到 kube-dns。
    • 具有存根域后缀的名字（例如 “.acme.local”）：请求被发送到配置的自定义 DNS 解析器（例如：监听在 1.2.3.4）。
    • 不具有能匹配上后缀的名字（例如 “widget.com”）：请求被转发到上游 DNS（例如：Google 公共 DNS 服务器，8.8.8.8 和 8.8.4.4）。

    DNS lookup flow

ConfigMap 选项

kube-dns kube-system:kube-dns ConfigMap 的选项如下所示：

字段 格式 描述
stubDomains（可选） 使用 DNS 后缀 key 的 JSON map（例如 “acme.local”），以及 DNS IP 的 JSON 数组作为 value。 目标 nameserver 可能是一个 Kubernetes Service。例如，可以运行自己的 dnsmasq 副本，将 DNS 名字暴露到 ClusterDNS namespace 中。
upstreamNameservers（可选） DNS IP 的 JSON 数组。 注意：如果指定，则指定的值会替换掉被默认从节点的 /etc/resolv.conf 中获取到的 nameserver。限制：最多可以指定三个上游 nameserver。

示例

示例：存根域

在这个例子中，用户有一个 Consul DNS 服务发现系统，他们希望能够与 kube-dns 集成起来。 Consul 域名服务器地址为 10.150.0.1，所有的 Consul 名字具有后缀 “.consul.local”。 要配置 Kubernetes，集群管理员只需要简单地创建一个 ConfigMap 对象，如下所示：

  1. apiVersion: v1
  2. kind: ConfigMap
  3. metadata:
  4.   name: kube-dns
  5.   namespace: kube-system
  6. data:
  7.   stubDomains: |
  8.     {“consul.local”: [“10.150.0.1”]}

注意，集群管理员不希望覆盖节点的上游 nameserver，所以他们不会指定可选的 upstreamNameservers 字段。

示例：上游 nameserver

在这个示例中，集群管理员不希望显式地强制所有非集群 DNS 查询进入到他们自己的 nameserver 172.16.0.1。 而且这很容易实现：他们只需要创建一个 ConfigMap，upstreamNameservers 字段指定期望的 nameserver 即可。

  1. apiVersion: v1
  2. kind: ConfigMap
  3. metadata:
  4.   name: kube-dns
  5.   namespace: kube-system
  6. data:
  7.   upstreamNameservers: |
  8.     [“172.16.0.1”]

调试 DNS 解析

创建一个简单的 Pod 用作测试环境

创建一个名为 busybox.yaml 的文件，其中包括以下内容：

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Pod
  3. metadata:
  4.   name: busybox
  5.   namespace: default
  6. spec:
  7.   containers:
  8.   - name: busybox
  9.     image: busybox
  10.     command:
  11.       - sleep
  12.       - "3600"
  13.     imagePullPolicy: IfNotPresent
  14.   restartPolicy: Always

使用该文件创建 Pod 并验证其状态：

  1. $ kubectl create -f busybox.yaml
  2. pod "busybox" created
  4. $ kubectl get pods busybox
  5. NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  6. busybox   1/1       Running   0          <some-time>

该 Pod 运行后，您可以在它的环境中执行 nslookup。如果您看到类似如下的输出，表示 DNS 正在正确工作。

  1. $ kubectl exec -ti busybox -- nslookup kubernetes.default
  2. Server:    10.0.0.10
  3. Address 1: 10.0.0.10
  5. Name:      kubernetes.default
  6. Address 1: 10.0.0.1

如果 nslookup 命令失败，检查如下内容：

首先检查本地 DNS 配置

查看下 resolv.conf 文件。（参考集成节点的 DNS和 下面的已知问题获取更多信息）

  1. $ kubectl exec busybox cat /etc/resolv.conf

验证搜索路径和名称服务器设置如下（请注意，搜索路径可能因不同的云提供商而异）：

  1. search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local google.internal c.gce_project_id.internal
  2. nameserver 10.0.0.10
  3. options ndots:5

如果看到如下错误表明错误来自 kube-dns 或相关服务：

  1. $ kubectl exec -ti busybox -- nslookup kubernetes.default
  2. Server:    10.0.0.10
  3. Address 1: 10.0.0.10
  5. nslookup: can't resolve 'kubernetes.default'

或者

  1. $ kubectl exec -ti busybox -- nslookup kubernetes.default
  2. Server:    10.0.0.10
  3. Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
  5. nslookup: can't resolve 'kubernetes.default'

检查 DNS pod 是否在运行

使用 kubectl get pods 命令验证 DNS pod 是否正在运行。

  1. $ kubectl get pods --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns
  2. NAME                    READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  3. ...
  4. kube-dns-v19-ezo1y      3/3       Running   0           1h
  5. ...

如果您看到没有 Pod 运行或者 Pod 处于 失败/完成 状态，DNS 插件可能没有部署到您的当前环境中，您需要手动部署。

检查 DNS pod 中的错误

使用 kubectl logs 命令查看 DNS 守护进程的日志。

  1. $ kubectl logs --namespace=kube-system $(kubectl get pods --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns -o name) -c kubedns
  2. $ kubectl logs --namespace=kube-system $(kubectl get pods --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns -o name) -c dnsmasq
  3. $ kubectl logs --namespace=kube-system $(kubectl get pods --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns -o name) -c sidecar

看看有没有可疑的日志。以字母“W”，“E”，“F”开头的代表警告、错误和失败。请搜索具有这些日志级别的条目，并使用 kubernetes issues来报告意外错误。

DNS 服务启动了吗？

使用 kubectl get service 命令验证 DNS 服务是否启动。

  1. $ kubectl get svc --namespace=kube-system
  2. NAME          CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)             AGE
  3. ...
  4. kube-dns      10.0.0.10      <none>        53/UDP,53/TCP        1h
  5. ...

如果您已经创建了该服务或它本应该默认创建但没有出现，参考调试服务获取更多信息。

DNS 端点暴露出来了吗？

您可以使用kubectl get endpoints命令验证 DNS 端点是否被暴露。

  1. $ kubectl get ep kube-dns --namespace=kube-system
  2. NAME       ENDPOINTS                       AGE
  3. kube-dns   10.180.3.17:53,10.180.3.17:53    1h

如果您没有看到端点，查看调试服务文档中的端点部分。

获取更多的 Kubernetes DNS 示例，请参考 Kubernetes GitHub 仓库中的cluster-dns示例。

已知问题

Kubernetes安装时不会将节点的 resolv.conf 文件配置为默认使用集群 DNS，因为该过程本身是特定于发行版的。这一步应该放到最后实现。

Linux 的 libc 不可思议的卡住（查看该2005年起暴出来的bug）限制只能有 3 个 DNS nameserver 记录和 6 个 DNS search 记录。Kubernetes 需要消耗 1 个 nameserver 记录和 3 个 search 记录。这意味着如果本地安装已经使用 3 个 nameserver 或使用 3 个以上的 search 记录，那么其中一些设置将会丢失。有个部分解决该问题的方法，就是节点可以运行 dnsmasq，它将提供更多的 nameserver 条目，但不会有更多的 search 条目。您也可以使用 kubelet 的 --resolv-conf 标志。

如果您使用的是 Alpine 3.3 或更低版本作为基础映像，由于已知的 Alpine 问题，DNS 可能无法正常工作。点击这里查看更多信息。

Kubernetes 集群联邦（多可用区支持）

Kubernetes 1.3 版本起引入了支持多站点 Kubernetes 安装的集群联邦支持。这需要对 Kubernetes 集群 DNS 服务器处理 DNS 查询的方式进行一些小的（向后兼容的）更改，以便于查找联邦服务（跨多个 Kubernetes 集群）。有关集群联邦和多站点支持的更多详细信息，请参阅集群联邦管理员指南。

参考