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在 Kubernetes 集群中，DNS 是一个重要的服务，它负责将域名解析为 IP 地址。当应用程序需要访问其他服务时，通常会使用 DNS 来查找目标服务的 IP 地址。在某些情况下可能会出现 DNS 问题，导致应用程序无法正常访问其他服务。本文将介绍一些常用的 Kubernetes DNS 问题诊断方法。
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
集群必须使用了 CoreDNS 插件 或者其前身，kube-dns。Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 v1.6. 要获知版本信息，请输入 kubectl version.
二、创建Pod
创建一个简单的 Pod 作为测试环境：
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: dnsutils namespace: default spec: containers: - name: dnsutils image: registry.k8s.io/e2e-test-images/jessie-dnsutils:1.3 command: - sleep - "infinity" imagePullPolicy: IfNotPresent restartPolicy: Always
以上示例在 default 名字空间创建 Pod。 服务的 DNS 名字解析取决于 Pod 的名字空间。
使用上面的清单来创建一个 Pod：
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/dns/dnsutils.yaml
pod/dnsutils created
验证其状态：
kubectl get pods dnsutils
NAME READY STATUS RESTARTS AGE dnsutils 1/1 Running 0 <some-time>
一旦 Pod 处于运行状态，就可以在该环境里执行 nslookup。 如果看到类似下列的内容，则表示 DNS 是正常运行的。
kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup kubernetes.default
输出为：
Server: 10.0.0.10 Address 1: 10.0.0.10
Name: kubernetes.default Address 1: 10.0.0.1
如果 nslookup 命令执行失败，请检查下列内容：
三、检查本地DNS配置
查看 resolv.conf 文件的内容
kubectl exec -ti dnsutils -- cat /etc/resolv.conf
验证 search 和 nameserver 的配置是否与下面的内容类似 （注意 search 根据不同的云提供商可能会有所不同)：
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local google.internal c.gce_project_id.internal nameserver 10.0.0.10 options ndots:5
下列错误表示 CoreDNS （或 kube-dns）插件或者相关服务出现了问题：
kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup kubernetes.default
输出为：
Server: 10.0.0.10 Address 1: 10.0.0.10 nslookup: can't resolve 'kubernetes.default'
或者
kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup kubernetes.default
输出为：
Server: 10.0.0.10 Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local nslookup: can't resolve 'kubernetes.default'
四、检查DNS Pod是否运行
使用 kubectl get pods 命令来验证 DNS Pod 是否运行。
kubectl get pods --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns
输出为：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE ... coredns-7b96bf9f76-5hsxb 1/1 Running 0 1h coredns-7b96bf9f76-mvmmt 1/1 Running 0 1h ...
对于 CoreDNS 和 kube-dns 部署而言，标签 k8s-app 的值都应该是 kube-dns。
如果发现没有 CoreDNS Pod 在运行，或者该 Pod 的状态是 failed 或者 completed， 那可能这个 DNS 插件在当前的环境里并没有成功部署，将需要手动去部署它。
五、检查DNS Pod错误
使用 kubectl logs 命令来查看 DNS 容器的日志信息。如查看 CoreDNS 的日志信息：
kubectl logs --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns
下列是一个正常运行的 CoreDNS 日志信息：
.:53 2018/08/15 14:37:17 [INFO] CoreDNS-1.2.2 2018/08/15 14:37:17 [INFO] linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6 CoreDNS-1.2.2 linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6 2018/08/15 14:37:17 [INFO] plugin/reload: Running configuration MD5 = 24e6c59e83ce706f07bcc82c31b1ea1c
查看是否日志中有一些可疑的或者意外的消息。
六、检查DNS服务
使用 kubectl get service 命令来检查 DNS 服务是否已经启用。
kubectl get svc --namespace=kube-system
输出为：
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE ... kube-dns ClusterIP 10.0.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP 1h ...
不管是 CoreDNS 还是 kube-dns，这个服务的名字都会是 kube-dns。
七、DNS端点公开状态
可以使用 kubectl get endpoints 命令来验证 DNS 的端点是否公开了。
kubectl get endpoints kube-dns --namespace=kube-system
NAME ENDPOINTS AGE kube-dns 10.180.3.17:53,10.180.3.17:53 1h
八、DNS查询是否被接收/执行
可以通过给 CoreDNS 的配置文件（也叫 Corefile）添加 log 插件来检查查询是否被正确接收。 CoreDNS 的 Corefile 被保存在一个叫 coredns 的 ConfigMap 里，使用下列命令来编辑它：
kubectl -n kube-system edit configmap coredns
然后按下面的例子给 Corefile 添加 log。
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: coredns
namespace: kube-system
data:
Corefile: |
.:53 {
log
errors
health
kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
pods insecure
upstream
fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
}
prometheus :9153
forward . /etc/resolv.conf
cache 30
loop
reload
loadbalance
}
保存这些更改后，可能会需要等待一到两分钟让 Kubernetes 把这些更改应用到 CoreDNS 的 Pod 里。
接下来，发起一些查询并依照前文所述查看日志信息，如果 CoreDNS 的 Pod 接收到这些查询， 将可以在日志信息里看到它们。
下面是日志信息里的查询例子：
.:53 2018/08/15 14:37:15 [INFO] CoreDNS-1.2.0 2018/08/15 14:37:15 [INFO] linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6 CoreDNS-1.2.0 linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6 2018/09/07 15:29:04 [INFO] plugin/reload: Running configuration MD5 = 162475cdf272d8aa601e6fe67a6ad42f 2018/09/07 15:29:04 [INFO] Reloading complete 172.17.0.18:41675 - [07/Sep/2018:15:29:11 +0000] 59925 "A IN kubernetes.default.svc.cluster.local. udp 54 false 512" NOERROR qr,aa,rd,ra 106 0.000066649s
九、CoreDNS权限
CoreDNS 必须能够列出 service 和 endpoint 相关的资源来正确解析服务名称。
示例错误消息：
2022-03-18T07:12:15.699431183Z [INFO] 10.96.144.227:52299 - 3686 "A IN serverproxy.contoso.net.cluster.local. udp 52 false 512" SERVFAIL qr,aa,rd 145 0.000091221s
首先，获取当前的 ClusterRole system:coredns：
kubectl describe clusterrole system:coredns -n kube-system
预期输出：
PolicyRule: Resources Non-Resource URLs Resource Names Verbs --------- ----------------- -------------- ----- endpoints [] [] [list watch] namespaces [] [] [list watch] pods [] [] [list watch] services [] [] [list watch] endpointslices.discovery.k8s.io [] [] [list watch]
如果缺少任何权限，请编辑 ClusterRole 来添加它们：
kubectl edit clusterrole system:coredns -n kube-system
EndpointSlices 权限的插入示例：
... - apiGroups: - discovery.k8s.io resources: - endpointslices verbs: - list - watch ...
十、服务器名字空间
未指定名字空间的 DNS 查询仅作用于 Pod 所在的名字空间。如果 Pod 和服务的名字空间不相同，则 DNS 查询必须指定服务所在的名字空间。
该查询仅限于 Pod 所在的名字空间：
kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup <service-name>
指定名字空间的查询：
kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup <service-name>.<namespace>
十一、已知问题
有些 Linux 发行版本（比如 Ubuntu）默认使用一个本地的 DNS 解析器（systemd-resolved）。 systemd-resolved 会用一个存根文件（Stub File）来覆盖 /etc/resolv.conf 内容， 从而可能在上游服务器中解析域名产生转发环（forwarding loop）。 这个问题可以通过手动指定 kubelet 的 --resolv-conf 标志为正确的 resolv.conf（如果是 systemd-resolved， 则这个文件路径为 /run/systemd/resolve/resolv.conf）来解决。 kubeadm 会自动检测 systemd-resolved 并对应的更改 kubelet 的命令行标志。
Kubernetes 的安装并不会默认配置节点的 resolv.conf 文件来使用集群的 DNS 服务，因为这个配置对于不同的发行版本是不一样的。这个问题应该迟早会被解决的。
Linux 的 libc（又名 glibc）默认将 DNS nameserver 记录限制为 3， 而 Kubernetes 需要使用 1 条 nameserver 记录。 这意味着如果本地的安装已经使用了 3 个 nameserver，那么其中有些条目将会丢失。 要解决此限制，节点可以运行 dnsmasq，以提供更多 nameserver 条目。 也可以使用 kubelet 的 --resolv-conf 标志来解决这个问题。
如果使用 Alpine 3.17 或更早版本作为基础镜像，DNS 可能会由于 Alpine 的设计问题而无法工作。 在 musl 1.24 版本之前，DNS 存根解析器都没有包括 TCP 回退， 这意味着任何超过 512 字节的 DNS 调用都会失败。请将镜像升级到 Alpine 3.18 或更高版本。
