Kubernetes教程

Kubernetes自定义DNS

在Kubernetes中,通过为集群提供一个可靠的DNS服务,我们可以简化应用程序之间的通信,提高整体的可扩展性和稳定性。本文将介绍如何在Kubernetes中配置DNS Pod,以及定制集群中 DNS 解析过程。

一、准备

必须拥有一个 Kubernetes 的集群,同时必须配置 kubectl 命令行工具与集群通信。 建议在至少有两个不作为控制平面主机的节点的集群上运行本教程。 如果还没有集群,可以通过 Minikube 构建一个自己的集群,或者可以使用下面的 Kubernetes 练习环境之一:

  • Killercoda
  • 玩转 Kubernetes

集群必须运行 CoreDNS 插件。

Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 v1.12. 要获知版本信息,请输入 kubectl version.

二、介绍

DNS 是使用插件管理器集群插件自动启动的 Kubernetes 内置服务。

注意:CoreDNS 服务在其 metadata.name 字段被命名为 kube-dns。 这是为了能够与依靠传统 kube-dns 服务名称来解析集群内部地址的工作负载具有更好的互操作性。 使用 kube-dns 作为服务名称可以抽离共有名称之后运行的是哪个 DNS 提供程序这一实现细节。

如果在使用 Deployment 运行 CoreDNS,则该 Deployment 通常会向外暴露为一个具有 静态 IP 地址 Kubernetes 服务。 kubelet 使用 --cluster-dns=<DNS 服务 IP> 标志将 DNS 解析器的信息传递给每个容器。

  • DNS 名称也需要域名。可在 kubelet 中使用 --cluster-domain=<默认本地域名> 标志配置本地域名。
  • DNS 服务器支持正向查找(A 和 AAAA 记录)、端口发现(SRV 记录)、反向 IP 地址发现(PTR 记录)等。

如果 Pod 的 dnsPolicy 设置为 default,则它将从 Pod 运行所在节点继承名称解析配置。 Pod 的 DNS 解析行为应该与节点相同。

如果不想这样做,或者想要为 Pod 使用其他 DNS 配置,则可以使用 kubelet 的 --resolv-conf 标志。将此标志设置为 "" 可以避免 Pod 继承 DNS。 将其设置为有别于 /etc/resolv.conf 的有效文件路径可以设定 DNS 继承不同的配置。

三、CoreDNS

CoreDNS 是通用的权威 DNS 服务器,可以用作集群 DNS,符合 DNS 规范。

1、CoreDNS ConfigMap选项

CoreDNS 是模块化且可插拔的 DNS 服务器,每个插件都为 CoreDNS 添加了新功能。 可以通过维护 Corefile,即 CoreDNS 配置文件, 来配置 CoreDNS 服务器。作为一个集群管理员,可以修改 CoreDNS Corefile 的 ConfigMap, 以更改 DNS 服务发现针对该集群的工作方式。

在 Kubernetes 中,CoreDNS 安装时使用如下默认 Corefile 配置:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health {
            lameduck 5s
        }
        ready
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
            pods insecure
            fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
            ttl 30
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }

Corefile 配置包括以下 CoreDNS 插件:

(1)errors:错误记录到标准输出。

(2)health:在 http://localhost:8080/health 处提供 CoreDNS 的健康报告。 在这个扩展语法中,lameduck 会使此进程不健康,等待 5 秒后进程被关闭。

(3)ready:在端口 8181 上提供的一个 HTTP 端点, 当所有能够表达自身就绪的插件都已就绪时,在此端点返回 200 OK。

(4)kubernetes:CoreDNS 将基于服务和 Pod 的 IP 来应答 DNS 查询。 可以在 CoreDNS 网站找到有关此插件的更多细节。

  • 可以使用 ttl 来定制响应的 TTL。默认值是 5 秒钟。TTL 的最小值可以是 0 秒钟, 最大值为 3600 秒。将 TTL 设置为 0 可以禁止对 DNS 记录进行缓存;
  • pods insecure 选项是为了与 kube-dns 向后兼容;
  • 可以使用 pods verified 选项,该选项使得仅在相同名字空间中存在具有匹配 IP 的 Pod 时才返回 A 记录;
  • 如果不使用 Pod 记录,则可以使用 pods disabled 选项。

(5)prometheus:CoreDNS 的度量指标值以 Prometheus 格式(也称为 OpenMetrics)在 http://localhost:9153/metrics 上提供。

(6)forward: 不在 Kubernetes 集群域内的任何查询都将转发到预定义的解析器 (/etc/resolv.conf)。

(7)cache:启用前端缓存。

(8)loop:检测简单的转发环,如果发现死循环,则中止 CoreDNS 进程。

(9)reload:允许自动重新加载已更改的 Corefile。 编辑 ConfigMap 配置后,请等待两分钟,以使更改生效。

(10)loadbalance:这是一个轮转式 DNS 负载均衡器, 它在应答中随机分配 A、AAAA 和 MX 记录的顺序。
可以通过修改 ConfigMap 来更改默认的 CoreDNS 行为。

2、使用 CoreDNS 配置存根域和上游域名服务器

CoreDNS 能够使用 forward 插件配置存根域和上游域名服务器。

如果集群操作员在 "10.150.0.1" 处运行了 Consul 域服务器, 且所有 Consul 名称都带有后缀 .consul.local。要在 CoreDNS 中对其进行配置, 集群管理员可以在 CoreDNS 的 ConfigMap 中创建加入以下字段。

consul.local:53 {
    errors
    cache 30
    forward . 10.150.0.1
}

要显式强制所有非集群 DNS 查找通过特定的域名服务器(位于 172.16.0.1),可将 forward 指向该域名服务器,而不是 /etc/resolv.conf。

forward .  172.16.0.1

最终的包含默认的 Corefile 配置的 ConfigMap 如下所示:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           pods insecure
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        prometheus :9153
        forward . 172.16.0.1
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
    consul.local:53 {
        errors
        cache 30
        forward . 10.150.0.1
    }

注意:CoreDNS 不支持 FQDN 作为存根域和域名服务器(例如 "ns.foo.com")。 转换期间,CoreDNS 配置中将忽略所有的 FQDN 域名服务器。

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