kubernetes dns

发表于 2023-05-03 上层目录 Kubernetes 阅读次数：

环境信息

Centos 7 5.4.225-1
Kubernetes v1.24.7

Kubernetes DNS 服务的功能，是用来解析 Kubernetes 集群内的 Pod 和 Service 的域名，一般只供集群内部使用，不给外部使用。

默认情况下，Kubernetes DNS 应用部署后，会对外暴露一个 Service，集群内的容器通过访问该 Service 获得域名解析服务，这个 Service 的 ClusterIP 一般情况下都是固定的。

$ kubectl get services -n kube-system -o wide
NAME       TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE    SELECTOR
kube-dns   ClusterIP   10.96.0.10   <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   147d   k8s-app=kube-dns

当 Kubernetes DNS 服务获得 ClusterIP 后，系统会给 Kubelet 配置启动参数指定 DNS Service 的 ClusterIP，DNS Service 的 IP 会在容器启动时传入，并写入容器系统的 DNS 配置中（一般为 /etc/resolv.conf 文件）

根据 kubelet 服务的启动命令，配置参数可以写在以下相关配置文件中

$ systemctl status kubelet -l
● kubelet.service - kubelet: The Kubernetes Node Agent
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/kubelet.service; enabled; vendor preset: disabled)
  Drop-In: /usr/lib/systemd/system/kubelet.service.d
           └─10-kubeadm.conf
   Active: active (running) since Tue 2023-05-02 16:06:16 CST; 21h ago
     Docs: https://kubernetes.io/docs/
 Main PID: 1413 (kubelet)
    Tasks: 29
   Memory: 203.0M
   CGroup: /system.slice/kubelet.service
           └─1413 /usr/bin/kubelet --bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/bootstrap-kubelet.conf \
                                   --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf \
                                   --config=/var/lib/kubelet/config.yaml \
                                   --container-runtime=remote \
                                   --container-runtime-endpoint=unix:///var/run/cri-dockerd.sock \
                                   --pod-infra-container-image=k8s.gcr.io/pause:3.7

$ ps aux | grep kubelet
/usr/bin/kubelet --bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/bootstrap-kubelet.conf 、
                 --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf \
                 --config=/var/lib/kubelet/config.yaml \
                 --container-runtime=remote \
                 --container-runtime-endpoint=unix:///var/run/cri-dockerd.sock \
                 --pod-infra-container-image=k8s.gcr.io/pause:3.7

DNS 的相关配置在文件 /var/lib/kubelet/config.yaml 中，主要选项为 clusterDNS

/var/lib/kubelet/config.yaml

apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /etc/kubernetes/pki/ca.crt
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 0s
    cacheUnauthorizedTTL: 0s
cgroupDriver: systemd
clusterDNS:
- 10.96.0.10
clusterDomain: cluster.local
cpuManagerReconcilePeriod: 0s
evictionPressureTransitionPeriod: 0s
fileCheckFrequency: 0s
healthzBindAddress: 127.0.0.1
healthzPort: 10248
httpCheckFrequency: 0s
imageMinimumGCAge: 0s
kind: KubeletConfiguration
logging:
  flushFrequency: 0
  options:
    json:
      infoBufferSize: "0"
  verbosity: 0
memorySwap: {}
nodeStatusReportFrequency: 0s
nodeStatusUpdateFrequency: 0s
rotateCertificates: true
runtimeRequestTimeout: 0s
shutdownGracePeriod: 0s
shutdownGracePeriodCriticalPods: 0s
staticPodPath: /etc/kubernetes/manifests
streamingConnectionIdleTimeout: 0s
syncFrequency: 0s
volumeStatsAggPeriod: 0s

Kubernetes DNS 解析基本原理

对于 Service，Kubernetes NDS 会生成三类记录，分别是 A 记录、SRV 记录、CNAME 记录。

A 记录

A 记录用于做正向解析，将域名解析到对应的 IP 地址。Kubernetes 为 normal 和 headless 类型的服务分配不同的 A 记录，不同之处在于 headless 类型的服务未分配 ClusterIP 且不执行负载均衡。

DNS 为 normal 类型的 Service 分配一个 A 记录，域名遵循 ${your-svc-name}.${your-namespace}.svc.cluster.local（其中 cluster.local 为集群默认的根域，可在 kubelet 设置 clusterDomain 中更改），A 记录指向 Service 的 ClusterIP。
DNS 为 headless 类型的 Service 分配一个 A 记录，域名遵循 ${your-svc-name}.${your-namespace}.svc.cluster.local（其中 cluster.local 为集群默认的根域，可在 kubelet 设置 clusterDomain 中更改），A 记录指向就绪的 Pod 的 IP。DNS 不会自动将此 IP 配置为特定 Pod 的 IP，后端如果有多个就绪的 Pod，DNS 会添加所有解析。

在集群内部，可以通过 ${your-svc-name}.${your-namespace}.svc.cluster.local 访问任何服务，也可以通过简写 ${your-svc-name}.${your-namespace} 直接访问。如果 Pod 和 Service 在同一个 namespace，可以通过 Service name （${your-svc-name}）直接访问

Pod IP 的 A 记录

启用了 DNS 后，Pod 将被分配一个 DNS A 记录，格式如下

${Pod-ip}.${Pod namespace}.pod.${clusterDomain } --> Pod IP

${Pod-ip} 为 Pod 的 IP 地址使用 - 替换 .，如 Pod IP 为 1.2.3.4，${Pod-ip} 为 1-2-3-4

如果在 Pod Spec 中指定了 hostname 和 subdomain，那么 Kubernetes DNS 会为 Pod 额外生产 A 记录

${hostname}.${subdomain}.${Pod namespace}.pod.${clusterDomain } --> Pod IP

SRV 记录

SRV 记录通过在 DNS 中定义服务协议和地址（域名及端口）来促进服务发现。SRV 记录通常定义了服务名称、协议、请求端口、请求域名（主机）、权重、优先级等内容。以下是一个 SRV 记录的示例

_sip._tcp.example.com    3600    IN    SRV    10    70  5060    srvrecord.example.com
_sip._tcp.example.com    3600    IN    SRV    10    30  5060    srvrecord2.example.com

在上面的示例中：

_sip - 是服务的名称
_tcp - 服务使用的协议
10 - 表示优先级
70 - 表示权重
5060 - 服务要连接的端口
srvrecord.example.com - 服务要连接的主机

Kubernetes 的 DNS 服务遵循以下规则为 Service 提供了服务端口的解析

_${port name}._tcp.${service name}.${service namespace}.svc.cluster.local --> Service Port

解析到的域名（主机）是 ${service name}.${service namespace}.svc.cluster.local
如果是 headless 类型的 Service ，解析到的域名（主机）是 Pod 的域名。