Kubernetes 服务发现之 coreDNS
服务发现是 K8s 的一项很重要的功能。K8s 的服务发现有两种方式，一种是将 svc 的 ClusterIP 以环境变量的方式注入到 pod 中；一种就是 DNS，从 1.13 版本开始，coreDNS 就取代了 kube dns 成为了内置的 DNS 服务器。这篇文章就来简单分析一下 coreDNS。
K8s DNS 策略
Kubernetes 中 Pod 的 DNS 策略有四种类型。
1.Default：Pod 继承所在主机上的 DNS 配置；
2.ClusterFirst：K8s 的默认设置；先在 K8s 集群配置的 coreDNS 中查询，查不到的再去继承自主机的上游 nameserver 中查询；
3.ClusterFirstWithHostNet：对于网络配置为 hostNetwork 的 Pod 而言，其 DNS 配置规则与 ClusterFirst 一致；
4.None：忽略 K8s 环境的 DNS 配置，只认 Pod 的 dnsConfig 设置。
下面主要来了解一下 coreDNS 解析域名的过程。
resolv.conf 文件分析
在部署 pod 的时候，如果用的是 K8s 集群的 DNS，那么 kubelet 在起 pause 容器的时候，会将其 DNS 解析配置初始化成集群内的配置。
比如我创建了一个叫 my-nginx 的 deployment，其 pod 中的 resolv.conf 文件如下：
[root@localhost ~]# kubectl exec -it my-nginx-b67c7f44-hsnpv cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5在集群中 pod 之间互相用 svc name 访问的时候，会根据 resolv.conf 文件的 DNS 配置来解析域名，下面来分析具体的过程。
域名解析的过程
pod 的 resolv.conf 文件主要有三个部分，分别为 nameserver、search 和 option。而这三个部分可以由 K8s 指定，也可以通过 pod.spec.dnsConfig 字段自定义。
nameserver
resolv.conf 文件的第一行 nameserver 指定的是 DNS 服务的 IP，这里就是 coreDNS 的 clusterIP：
[root@localhost ~]# kubectl -n kube-system get svc |grep dns
kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP,9153/TCP 32d也就是说所有域名的解析，都要经过 coreDNS 的虚拟 IP 10.96.0.10 进行解析，不论是 Kubernetes 内部域名还是外部的域名。
search 域
resolv.conf 文件的第二行指定的是 DNS search 域。解析域名的时候，将要访问的域名依次带入 search 域，进行 DNS 查询。
比如我要在刚才那个 pod 中访问一个域名为 your-nginx 的服务，其进行的 DNS 域名查询的顺序是：
your-nginx.default.svc.cluster.local. -> your-nginx.svc.cluster.local. -> your-nginx.cluster.local.直到查到为止。
options
resolv.conf 文件的第三行指定的是其他项，最常见的是 dnots。dnots 指的是如果查询的域名包含的点 “.” 小于 5，则先走 search 域，再用绝对域名；如果查询的域名包含点数大于或等于 5，则先用绝对域名，再走 search 域。K8s 中默认的配置是 5。
也就是说，如果我访问的是 a.b.c.e.f.g ，那么域名查找的顺序如下：
a.b.c.e.f.g. -> a.b.c.e.f.g.default.svc.cluster.local. -> a.b.c.e.f.g.svc.cluster.local. -> a.b.c.e.f.g.cluster.local.如果我访问的是 a.b.c.e，那么域名查找的顺序如下：
a.b.c.e.default.svc.cluster.local. -> a.b.c.e.svc.cluster.local. -> a.b.c.e.cluster.local. -> a.b.c.e.pod 之间的通信
在了解完了域名解析的过程后，再来了解一下 pod 之间的通信。
通过 svc 访问
众所周知，在 K8s 中，Pod 之间通过 svc 访问的时候，会经过 DNS 域名解析，再拿到 ip 通信。而 K8s 的域名全称为 "<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local"，而我们通常只需将 svc name 当成域名就能访问到 pod，这一点通过上面的域名解析过程并不难理解。
我们来看个例子。有两个 deployment，一个叫 busybox，在 default 这个 namespace 下；一个叫 your-nginx，在 hdls 这个 namespace 下，svc 同名。我们在 busybox 中尝试访问 your-nginx。
[root@localhost ~]# kubectl get po
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
busybox-5bbb5d7ff7-dh68j 1/1 Running 0 8m35s
[root@localhost ~]#
[root@localhost ~]# kubectl exec -it busybox-5bbb5d7ff7-dh68j sh
/ # wget your-nginx
wget: bad address 'your-nginx'
/ #
/ # wget your-nginx.hdls
Connecting to your-nginx.hdls (10.100.3.148:80)
saving to 'index.html'
index.html 100% |*****************************************************| 612 0:00:00 ETA
'index.html' saved
/ #
[root@localhost ~]# kubectl -n hdls get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
your-nginx ClusterIP 10.100.3.148 <none> 80/TCP 14m可以看到，当直接用 your-nginx 去访问的时候，提示 bad address，说明域名错了，因为在不同的 namespace 下，所有的 search 域都找过了还是找不到；当用 your-nginx.hdls 去访问的时候，会解析到 10.100.3.148 这个 IP，而这个 IP 正是 your-nginx 的 ClusterIP。
所以，在不同的 namespace 下的 pod 通过 svc 访问的时候，需要在 svc name 后面加上 .<namespace>。
pod 的 hostname 与 subdomain
在 K8s 中，如果不指定 pod 的 hostname，其默认为 pod.metadata.name，通过 spec.hostname 字段可以自定义；另外还可以给 pod 设置 subdomain，通过 spec.subdomain 字段。比如下面这个例子：
代码语言：javascript复制apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx
labels:
name: nginx
spec:
hostname: domain-test
subdomain: subdomain-test
containers:
- image: nginx
name: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: subdomain-test
spec:
selector:
name: nginx
ports:
- port: 80
targetPort: 80
protocol: TCP可以查看这个 pod 的 hostname 和 hosts 文件：
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# kubectl get po -owide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
busybox-5bbb5d7ff7-dh68j 1/1 Running 0 112m 10.244.1.246 172-16-105-2 <none> <none>
nginx 1/1 Running 0 2m 10.244.1.253 172-16-105-2 <none> <none>
[root@localhost ~]# kubectl exec -it nginx bash
root@domain-test:/# cat /etc/hosts
# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
fe00::0 ip6-mcastprefix
fe00::1 ip6-allnodes
fe00::2 ip6-allrouters
10.244.1.253 domain-test.subdomain-test.default.svc.cluster.local domain-test
root@domain-test:/#在 busybox 容器中访问这个 pod：
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# kubectl exec -it busybox-5bbb5d7ff7-dh68j sh
/ # wget domain-test.subdomain-test
Connecting to domain-test.subdomain-test (10.244.1.253:80)
saving to 'index.html'
index.html 100% |*****************************************************| 612 0:00:00 ETA
'index.html' saved
/ #
/ # wget subdomain-test
Connecting to subdomain-test (10.108.213.70:80)
wget: can't open 'index.html': File exists
/ #可以看到，当访问 domain-test.subdomain-test 解析出来的是 10.244.1.253，这个是 nginx 的 pod ip，而不是 clusterIP；而访问 subdomain-test 时，解析出来的是 10.108.213.70，这是 clusterIP，属于正常的 svc name 途径。
coreDNS Corefile 文件
CoreDNS 实现了应用的插件化，用户可以选择所需的插件编译到可执行文件中；CoreDNS 的配置文件是 Corefile 形式的，下面是个 coreDNS 的 configMap 例子。
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# kubectl -n kube-system get cm coredns -oyaml
apiVersion: v1
data:
Corefile: |
.:53 {
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
}
kind: ConfigMap
metadata:
creationTimestamp: "2019-06-10T03:19:01Z"
name: coredns
namespace: kube-system
resourceVersion: "3380134"
selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/configmaps/coredns
uid: 7e845ca2-8b2e-11e9-b4eb-005056b40224Corefile 文件分析
第一部分：
代码语言：javascript复制kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
pods insecure
upstream
fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
}指明 cluster.local 后缀的域名，都是 kubernetes 内部域名，coredns 会监听 service 的变化来维护域名关系，所以cluster.local 相关域名都在这里解析。
第二部分：
代码语言：javascript复制proxy . /etc/resolv.confproxy 指 coredns 中没有找到记录，则去 /etc/resolv.conf 中的 nameserver 请求解析，而 coredns 容器中的 /etc/resolv.conf 是继承自宿主机的。实际效果是如果不是 k8s 内部域名，就会去默认的 dns 服务器请求解析，并返回给 coredns 的请求者。
第三部分：
prometheus：CoreDNS 的监控地址为：http://localhost:9153/metrics ，满足 Prometheus 的格式。
cache：允许缓存
loop：如果找到循环，则检测简单的转发循环并停止 CoreDNS 进程。
reload：允许 Corefile 的配置自动更新。在更改 ConfigMap 后两分钟，修改生效
loadbalance：这是一个循环 DNS 负载均衡器，可以在答案中随机化 A，AAAA 和 MX 记录的顺序。
指定 hosts
有的时候，某个域名的服务在集群外，而我希望在集群内访问到，我们可以在 corefile 中指定 hosts 的方法实现。具体方式是将域名及对应的 ip 以 hosts 插件的方式加入到 corefile 中，如下:
代码语言：javascript复制hosts {
10.244.1.245 other-company.com
fallthrough
}其中， 10.244.1.245 是 your-nginx 的 pod ip。然后再在上面的 busybox pod 中访问 other-company.com 这个服务，情况如下：
[root@localhost ~]# kubectl exec -it busybox-5bbb5d7ff7-dh68j sh
/ # wget other-company.com
Connecting to other-company.com (10.244.1.245:80)
saving to 'index.html'
index.html 100% |*****************************************************| 612 0:00:00 ETA
'index.html' saved
/ #
