01 引言
声明：本文为《Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触（第5版）》的读书笔记
作为服务发现机制的基本功能，在集群内需要能够通过服务名对服务进行访问，这就需要一个集群范围内的DNS服务来完成从服务名到ClusterIP地址的解析。
02 DNS服务在k8s的发展
2.1 SkyDNS
在Kubernetes1.2版本时，DNS服务是由SkyDNS提供的，它由4个容器组成（kube2sky、skydns、etcd和healthz）：
- kube2sky容器：监控Kubernetes中Service 资源的变化，根据Service的名称和IP地址信息生成DNS记录，并将其保存到etcd 中；
- skydns容器：从etcd中读取DNS记录，并为客户端容器应用提供DNS查询服务
- healthz容器：提供对skydns服务的健康检查功能。
2.2 KubeDNS
从Kubernetes1.4版本开始，SkyDNS组件便被KubeDNS替换，主要考虑的是SkyDNS组件之间通信较多，整体性能不高。
KubeDNS由3个容器组成（kubedns、dnsmasq和sidecar），去掉了SkyDNS中的etcd存储，将DNS记录直接保存在内存中，以提高查询性能：
- kubedns容器 ：监控Kubernetes中Service资源的变化，根据Service的名称和IP地址生成DNS记录，并将DNS记录保存在内存中；
- dnsmasq容器：从kubedns中获取DNS记录，提供DrS缓存，为客户端容器应用提供DNS查询服务；
- sidecar容器：提供对kubedns和dnsmasq服务的健康检查功能。
2.3 CoreDNS
从Kubernetes1.11版本开始，Kubernetes集群的DNS服务由CoreDNS提供：
- 它是由go语言实现的一套高性能、插件式，易于扩展的DNS服务端；
- 解决了KubeDNS的一些问题， 例如dnsmasq的安全漏洞、externalName不能使用stubDomains进行设置等等；
- 支持自定义DNS记录及配置upstream DNS Server，可以统一管理Kubernetes基于服务的内部DNS和数据中心的物理DNS；
- 它没有使用多个容器的架构，只用一个容器便实现了KubeDNS内3个容器的全部功能。
03 搭建CoreDNS服务
3.1 修改每个Node上kubelet的DNS启动参数
修改每个Node上kubelet的启动参数，在其中加上以下两个参数：
--cluster-dns=169.169.0.100：为DNS服务的ClusterIP地址。--cluster-domain=cluster.local：为在DNS服务中设置的域名。
然后重启kubelet服务。
3.2 部署CoreDNS服务
部署CoreDNS服务时需要创建3个资源对象：1个ConfigMap、1个Deployment和1个Service。
在启用了RBAC的集群中，还可以设置ServiceAccount、ClusterRole 、ClusterRoleBinding对CoreDNS容器进行权限设置。
3.2.1 ConfigMap
ConfigMap 的 “coredns” 主要设置CoreDNS的主配置文件Corefile的内容，其中可以定义各种域名的解析方式和使用的插件，示例如下：
apiVersion: v1 kind: ConfigMap metadata: name: coredns namespace: kube-system labels: addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists data: Corefile: | cluster.local{ errors health{ lameduck 5s } ready kubernetes cluster.local 169.169.0.0/16{ fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa } prometheus: 9153 forward ./etc/resolv.conf cache 30 loop reload loadbalance } . { cache 30 loadbalance forward /etc/resolv.conf }
3.2.2 Deployment
Deployment 的“coredns” 主要设置CoreDNS容器应用的内容。
其中，
replicas副本的数量通常应该根据集群的规模和服务数量确定，如果单个CoreDNS进程不足以支撑整个集群的DNS查询，则可以通过水平扩展提高查询能力。由于DNS服务是Kubernetes集群的关键核心服务，所以建议为其Deployment设置自动扩缩容控制器，自动管理其副本数量。
另外，对资源限制部分（CPU限制和内存限制）的设置也应根据实际环境进行调整：
apiversion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: coredns namespace: kube-system labels: k8s-app: kube-dns kubernetes.io/name: "CoreDNS" spec: replicas: 1 strategy: type: RollingUpdate rollingUpdate: maxUnavailable: 1 selector: matchLabels: k8s-app: kube-dns template: metadata: labels: k8s-app: kube-dns spec: priorityClassName: system-cluster-critical tolerations: - key: "CriticalAddonsonly" operator: "Exists" nodeSelector: kubernetes.io/os: linux affinity: podAntiAffinity: preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - weight: 100 podAffinityTerm: labelSelector: matchExpressions: - key: k8s-app operator: In values: ["kube-dns"] topologyKey: kubernetes.io/hostname containers: - name: coredns image: coredns/coredns:1.7.0 imagePullPolicy: IfNotPresent resources: limits: memory: 170Mi requests: cpu: 100m memory: 70Mi args: ["-conf","/etc/coredns/Corefile" ] volumeMounts: - name: config-volume mountPath: /etc/coredns readOnly: true ports: - containerPort: 53 name: dns protocol: UDP - containerPort: 53 name: dns-tcp protocol: TCP - containerPort: 9153 name: metrics protocol: TCP securityContext: allowPrivilegeEscalation: false capabilities: add: - NET_BIND_SERVICE drop: - a11 readOnlyRootFilesystem: true livenessProbe: httpGet: path: /health port: 8080 scheme: HTTP initialDelaySeconds: 60 timeoutSeconds: 5 successThreshold: 1 failureThreshold: 5 readinessProbe: httpGet: path: /ready port: 8181 scheme: HTTP dnsPolicy: Default volumes: - name: config-volume configMap: name: coredns items: - key: Corefile path: Corefile
3.2.3 Service
Service“kube-dns” 是DNS服务的配置，这个服务需要设置固定的ClusterIP地址，也需要将所有Node上的kubelet启动参数--cluster-dns都设置为这个ClusterIP 地址：
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: kube-dns namespace: kube-system annotations: prometheus.io/port: "9153" prometheus.io/scrape: "true" labels: k8s-app: kube-dns kubernetes.io/cluster-service: "true" kubernetes.io/name: "CoreDNS" spec: selector: k8s-app: kube-dns clusterIP: 169.169.0.100 ports: - name: dns port: 53 protocol: UDP - name: dns-tcp port: 53 protocol: TCP - name: metrics port: 9153 protocol: TCP
使用kubectl create命令依次把资源对象创建，然后可以看到创建成功：
04 服务名的DNS解析
接下来使用一个带有 nslookup工具 的pod来验证DNS是否正常工作。
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: busybox namespace: default spec: containers: - name: busybox image: gcr.io/google containers/busybox command: - sleep - "3600"
在该容器成功启动后，通过kubectl exec<container_id>--nslookup进行测试:
可以看到，通过DNS服务器 169.169.0.100 成功解析了redis-master服务的IP地址 169.169.8.10。
如果某个Service属于不同的命名空间，那么在进行Service查找时，需要补充
Namespace的名称，将其组合成完整的域名。
下面以查找kube-dns服务为例，将其所在**Namespace“kube-system”**补充在服务名之后，用 “.” 连接为“kube- dns.kube-system”，即可查询成功：
如果仅使用 “kube-dns” 进行查找，则会失败:
nslookup: can't resolve 'kube-dns'
05 CoreDNS配置
CoreDNS的主要功能是通过插件系统实现的，CoreDNS实现了一种链式插件结构，将DNS的逻辑抽象成了一个个插件，能够灵活组合使用。常用的插件如下：
| 插件 | 描述 |
| loadbalance | 提供基于DNS的负载均衡功能 |
| loop | 检测在DNS解析过程中出现的简单循环问题 |
| cache | 提供前端缓存功能 |
| health | 对Endpoint进行健康检查 |
| kubernetes | 从Kubernetes中读取zone数据 |
| etcd | 从etcd中读取zone数据，可用于自定义域名记录 |
| file | 从RFC 1035格式文件中读取zone数据 |
| hosts | 使用/etc/hosts文件或者其他文件读取zone数据，可用于自定义域名记录 |
| auto | 从磁盘中自动加载区域文件 |
| reload | 定时自动重新加载Corefile配置文件的内容 |
| forward | 转发域名查询到上游DNS服务器上 |
| prometheus | 为Prometheus系统提供采集性能指标数据的URL |
| pprof | 在URL路径/debug/pprof下提供运行时的性能数据 |
| log | 对DNS查询进行日志记录 |
| errors | 对错误信息进行日志记录 |
5.1 示例一：设置插件
在下面的示例中为域名 “cluster.local” 设置了一系列插件，包括errors、 health、ready、kubernetes、prometheus、forward、cache、loop、reload和 loadbalance，在进行域名解析时，这些插件将以从上到下的顺序依次执行：
cluster.local { errors health{ lameduck 5s } ready kubernetes cluster.local 169.169.0.0/16 { fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa } prometheus: 9153 forward ./etc/resolv.conf cache 30 loop reload loadbalance }
5.2 示例二：自定义域名
另外，etcd和hosts插件都可以用于用户自定义域名记录。
下面是使用etcd插件的配置示例，将以“.com”结尾的域名记录配置为从etcd中获取，并将域名记录保存在/skydns路径下：
{ etcd com{ path /skydns endpoint http://192.168.18.3:2379 upstream /etc/resolv.conf } cache 160 com loadbalance proxy /etc/resolv.conf }
如果用户在etcd中插入一条“10.1.1.1 mycompany” DNS记录：
$ ETCDCTL_API=3 etcdctl put "/skydns/com/mycompany" '["host":"10.1.1.","ttl":60]'
客户端应用就能访问域名"mycompany.com"了:
$ nslookup mycompany.com Server: 169.169.0.100 Address: 169.169.0.100#53 Name: mycompany.com Address: 10.1.1.1
5.3 示例三：转发域名查询到上游DNS服务器上
forward插件用于配置上游DNS服务器或其他DNS服务器，当在CoreDNS中查
询不到域名时，会到其他DNS服务器上进行查询。在实际环境中，可以将Kubernetes集群外部的DNS纳入CoreDNS，进行统一的DNS管理。
06 引言
本文主要讲解k8s里面的DNS服务搭建与配置，希望能帮助到大家，谢谢大家的阅读，本文完！
