附011.Kubernetes-DNS及搭建

来源:https://www.cnblogs.com/itzgr/archive/2019/12/03/11978187.html
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一 Kubernetes DNS介紹1.1 Kubernetes DNS發展作為服務發現機制的基本功能，在集群內需要能夠通過服務名對服務進行訪問，因此需要一個集群範圍內的DNS服務來完成從服務名到ClusterIP的解析。DNS服務在Kubernetes的發展過程中經歷了3個階段，SkyDNS --... ...


一 Kubernetes DNS介紹

1.1 Kubernetes DNS發展

作為服務發現機制的基本功能，在集群內需要能夠通過服務名對服務進行訪問，因此需要一個集群範圍內的DNS服務來完成從服務名到ClusterIP的解析。 DNS服務在Kubernetes的發展過程中經歷了3個階段，SkyDNS ----> KubeDNS ----> CoreDNS。

1.2 SkyDNS

在Kubernetes 1.2版本時，DNS服務是由SkyDNS提供的，它由4個容器組成：kube2sky、skydns、etcd和healthz。 kube2sky容器監控Kubernetes中Service資源的變化，根據Service的名稱和IP地址信息生DNS記錄，並將其保存到etcd中。 skydns容器從etcd中讀取DNS記錄，併為客戶端容器應用提供DNS查詢服務。 healthz容器提供對skydns服務的健康檢查功能。 SkyDNS的總體架構如下： clipboard

1.3 KubeDNS

從Kubernetes 1.4版本開始，SkyDNS組件便被KubeDNS替換，主要考慮是SkyDNS組件之間通信較多，整體性能不高。 KubeDNS由3個容器組成：kubedns、dnsmasq和sidecar，去掉了SkyDNS中的etcd存儲，將DNS記錄直接保存在記憶體中，以提高查詢性能。 kubedns容器監控Kubernetes中Service資源的變化，根據Service的名稱和IP地址生成DNS記錄，並將DNS記錄保存在記憶體中。 dnsmasq容器從kubedns中獲取DNS記錄，提供DNS緩存，為客戶端容器應用提供DNS查詢服務。 sidecar提供對kubedns和dnsmasq服務的健康檢查功能。 KubeDNS的總體架構如下： clipboard

1.4 CoreDNS

從Kubernetes 1.11版本開始，Kubernetes集群的DNS服務由CoreDNS提供。CoreDNS是CNCF基金會的一個項目，是用Go語言實現的高性能、插件式、易擴展的DNS服務端。 CoreDNS解決了KubeDNS的一些問題，例如dnsmasq的安全漏洞、externalName不能使用stubDomains設置，等等。 CoreDNS支持自定義DNS記錄及配置upstream DNS Server，可以統一管理Kubernetes基於服務的內部DNS和數據中心的物理DNS。 CoreDNS沒有使用多個容器的架構，只用一個容器便實現了KubeDNS內3個容器的全部功能。 CoreDNS的總體架構如下： clipboard

二 CoreDNS部署

2.1 修改kubelet啟動參數

部署之前需要修改每個Node上kubelet的啟動參數，加上以下兩個參數：
  • --cluster-dns=169.169.0.100：為DNS服務的ClusterIP地址。
  • --cluster-domain=cluster.local：為在DNS服務中設置的功能變數名稱。
然後重啟kubelet服務。 提示：也可通過如下方式引入yaml配置文件實現： 
  1 # vi /etc/systemd/system/kubelet.service
  2 ……
  3 --config=/etc/kubernetes/kubelet-config.yaml \
  4 ……
  5 # vi /etc/kubernetes/kubelet-config.yaml
  6 ……
  7 clusterDomain: "cluster.local"
  8 clusterDNS:
  9   - "10.254.0.2"
 10 ……

2.2 創建授權

在啟用了RBAC的集群中， 還可以設置ServiceAccount、 ClusterRole、 ClusterRoleBinding對CoreDNS容器進行許可權設置。ServiceAccount、 ClusterRole、 ClusterRoleBinding相關yaml如下： 
  1 [root@k8smaster01 ~]# vi corednsaccout.yaml
  2 # __MACHINE_GENERATED_WARNING__
  3 
  4 apiVersion: v1
  5 kind: ServiceAccount
  6 metadata:
  7   name: coredns
  8   namespace: kube-system
  9   labels:
 10       kubernetes.io/cluster-service: "true"
 11       addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
 12 ---
 13 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 14 kind: ClusterRole
 15 metadata:
 16   labels:
 17     kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
 18     addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
 19   name: system:coredns
 20 rules:
 21 - apiGroups:
 22   - ""
 23   resources:
 24   - endpoints
 25   - services
 26   - pods
 27   - namespaces
 28   verbs:
 29   - list
 30   - watch
 31 - apiGroups:
 32   - ""
 33   resources:
 34   - nodes
 35   verbs:
 36   - get
 37 ---
 38 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 39 kind: ClusterRoleBinding
 40 metadata:
 41   annotations:
 42     rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
 43   labels:
 44     kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
 45     addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
 46   name: system:coredns
 47 roleRef:
 48   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
 49   kind: ClusterRole
 50   name: system:coredns
 51 subjects:
 52 - kind: ServiceAccount
 53   name: coredns
 54   namespace: kube-system
 55 
 56 [root@k8smaster01 ~]# kubectl create -f corednsaccout.yaml

2.3 創建ConfigMap

  1 [root@k8smaster01 ~]# vi corednsconfigmap.yaml
  2 apiVersion: v1
  3 kind: ConfigMap
  4 metadata:
  5   name: coredns
  6   namespace: kube-system
  7   labels:
  8       addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
  9 data:
 10   Corefile: |
 11     .:53 {
 12         errors
 13         health
 14         kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
 15             pods insecure
 16             upstream
 17             fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
 18         }
 19         prometheus :9153
 20         forward . /etc/resolv.conf
 21         cache 30
 22         loop
 23         reload
 24         loadbalance
 25     }
 26 
 27 [root@k8smaster01 ~]# kubectl create -f corednsconfigmap.yaml

2.4 創建Deployment

  1 [root@k8smaster01 ~]# vi corednsdeploy.yaml
  2 apiVersion: apps/v1
  3 kind: Deployment
  4 metadata:
  5   name: coredns
  6   namespace: kube-system
  7   labels:
  8     k8s-app: kube-dns
  9     kubernetes.io/cluster-service: "true"
 10     addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
 11     kubernetes.io/name: "CoreDNS"
 12 spec:
 13   # replicas: not specified here:
 14   # 1. In order to make Addon Manager do not reconcile this replicas parameter.
 15   # 2. Default is 1.
 16   # 3. Will be tuned in real time if DNS horizontal auto-scaling is turned on.
 17   strategy:
 18     type: RollingUpdate
 19     rollingUpdate:
 20       maxUnavailable: 1
 21   selector:
 22     matchLabels:
 23       k8s-app: kube-dns
 24   template:
 25     metadata:
 26       labels:
 27         k8s-app: kube-dns
 28       annotations:
 29         seccomp.security.alpha.kubernetes.io/pod: 'docker/default'
 30     spec:
 31       priorityClassName: system-cluster-critical
 32       serviceAccountName: coredns
 33       tolerations:
 34         - key: "CriticalAddonsOnly"
 35           operator: "Exists"
 36       nodeSelector:
 37         beta.kubernetes.io/os: linux
 38       containers:
 39       - name: coredns
 40         image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:1.3.1
 41         imagePullPolicy: IfNotPresent
 42         resources:
 43           limits:
 44             memory: 170Mi
 45           requests:
 46             cpu: 100m
 47             memory: 70Mi
 48         args: [ "-conf", "/etc/coredns/Corefile" ]
 49         volumeMounts:
 50         - name: config-volume
 51           mountPath: /etc/coredns
 52           readOnly: true
 53         ports:
 54         - containerPort: 53
 55           name: dns
 56           protocol: UDP
 57         - containerPort: 53
 58           name: dns-tcp
 59           protocol: TCP
 60         - containerPort: 9153
 61           name: metrics
 62           protocol: TCP
 63         livenessProbe:
 64           httpGet:
 65             path: /health
 66             port: 8080
 67             scheme: HTTP
 68           initialDelaySeconds: 60
 69           timeoutSeconds: 5
 70           successThreshold: 1
 71           failureThreshold: 5
 72         readinessProbe:
 73           httpGet:
 74             path: /health
 75             port: 8080
 76             scheme: HTTP
 77         securityContext:
 78           allowPrivilegeEscalation: false
 79           capabilities:
 80             add:
 81             - NET_BIND_SERVICE
 82             drop:
 83             - all
 84           readOnlyRootFilesystem: true
 85       dnsPolicy: Default
 86       volumes:
 87         - name: config-volume
 88           configMap:
 89             name: coredns
 90             items:
 91             - key: Corefile
 92               path: Corefile
 93 
 94 [root@k8smaster01 ~]# kubectl create -f corednsdeploy.yaml
提示：replicas副本的數量通常應該根據集群的規模和服務數量確定，如果單個CoreDNS進程不足以支撐整個集群的DNS查詢，則可以通過水平擴展提高查詢能力。由於DNS服務是Kubernetes集群的關鍵核心服務，所以建議為其Deployment設置自動擴縮容控制器，自動管理其副本數量。 同時，對資源限制部分（CPU限制和記憶體限制） 的設置也應根據實際環境進行調整。

2.5 創建Service

  1 [root@k8smaster01 ~]# vi corednssvc.yaml
  2 apiVersion: v1
  3 kind: Service
  4 metadata:
  5   name: kube-dns
  6   namespace: kube-system
  7   annotations:
  8     prometheus.io/port: "9153"
  9     prometheus.io/scrape: "true"
 10   labels:
 11     k8s-app: kube-dns
 12     kubernetes.io/cluster-service: "true"
 13     addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
 14     kubernetes.io/name: "CoreDNS"
 15 spec:
 16   selector:
 17     k8s-app: kube-dns
 18   clusterIP: 10.254.0.2
 19   ports:
 20   - name: dns
 21     port: 53
 22     protocol: UDP
 23   - name: dns-tcp
 24     port: 53
 25     protocol: TCP
 26   - name: metrics
 27     port: 9153
 28     protocol: TCP
 29 
 30 [root@k8smaster01 ~]# kubectl create -f corednssvc.yaml

2.6 確認驗證

  1 [root@k8smaster01 ~]# kubectl get deployments --namespace=kube-system
  2 NAME                   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
  3 coredns                1/1     1            1           14s
  4 [root@k8smaster01 ~]# kubectl get pod --namespace=kube-system
  5 NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  6 coredns-5b46b98d57-cknrr                1/1     Running   0          34s
  7 [root@k8smaster01 ~]# kubectl get svc --namespace=kube-system
  8 NAME                   TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
  9 kube-dns               ClusterIP   10.254.0.2     <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   47s

三 服務名DNS解析

3.1 創建測試Pod

  1 [root@k8smaster01 ~]# vi busybox.yaml
  2 apiVersion: v1
  3 kind: Pod
  4 metadata:
  5   name: busybox
  6   namespace: default
  7 spec:
  8   containers:
  9   - name: busybox
 10     image: gcr.azk8s.cn/google_containers/busybox
 11     command:
 12       - sleep
 13       - "3600"
 14 
 15 [root@k8smaster01 ~]# kubectl exec -ti busybox -- nslookup webapp		#測試解析
 16 Server:    10.254.0.2
 17 Address 1: 10.254.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
 18 
 19 Name:      webapp
 20 Address 1: 10.254.156.234 webapp.default.svc.cluster.local
提示：如果某個Service屬於不同的命名空間，那麼在進行Service查找時，需要補充Namespace的名稱，組合成完整的功能變數名稱。 
  1 [root@k8smaster01 ~]# kubectl exec -ti busybox -- nslookup kube-dns.kube-system	#補充kube-system的namespace
  2 Server:    10.254.0.2
  3 Address 1: 10.254.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
  4 
  5 Name:      kube-dns.kube-system
  6 Address 1: 10.254.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

四 CoreDNS配置說明

4.1 常見插件

CoreDNS的主要功能是通過插件系統實現的。CoreDNS實現了一種鏈式插件結構，將DNS的邏輯抽象成了一個個插件，能夠靈活組合使用。 常用的插件如下：
  • loadbalance：提供基於DNS的負載均衡功能。
  • loop：檢測在DNS解析過程中出現的簡單迴圈問題。
  • cache：提供前端緩存功能。
  • health：對Endpoint進行健康檢查。
  • kubernetes：從Kubernetes中讀取zone數據。
  • etcd：從etcd讀取zone數據，可以用於自定義功能變數名稱記錄。
  • file：從RFC1035格式文件中讀取zone數據。
  • hosts：使用/etc/hosts文件或者其他文件讀取zone數據，可以用於自定義功能變數名稱記錄。
  • auto：從磁碟中自動載入區域文件。
  • reload：定時自動重新載入Corefile配置文件的內容。
  • forward：轉發功能變數名稱查詢到上游DNS伺服器。
  • proxy：轉發特定的功能變數名稱查詢到多個其他DNS伺服器，同時提供到多個DNS伺服器的負載均衡功能。
  • prometheus：為Prometheus系統提供採集性能指標數據的URL。
  • pprof：在URL路徑/debug/pprof下提供運行時的性能數據。
  • log：對DNS查詢進行日誌記錄。
  • errors：對錯誤信息進行日誌記錄。

4.2 插件配置

示例1： 
  1 [root@k8smaster01 ~]# vi corednsconfigmap.yaml
  2 apiVersion: v1
  3 kind: ConfigMap
  4 metadata:
  5   name: coredns
  6   namespace: kube-system
  7   labels:
  8       addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
  9 data:
 10   Corefile: |
 11     .:53 {
 12         errors
 13         health
 14         kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
 15             pods insecure
 16             upstream
 17             fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
 18         }
 19         prometheus :9153
 20         forward . /etc/resolv.conf
 21         cache 30
 22         loop
 23         reload
 24         loadbalance
 25     }
如上所示為功能變數名稱“cluster.local”設置了一系列插件， 包括errors、health、kubernetes、prometheus、forward、cache、loop、reload和loadbalance，在進行功能變數名稱解析時， 這些插件將以從上到下的順序依次執行。 示例2：如下為使用etcd插件的配置示例，將以“.com”結尾的功能變數名稱記錄配置為從etcd中獲取，並將功能變數名稱記錄保存在/skydns路徑下。 
  1 {
  2 etcd com {
  3 path /skydns
  4 endpoint http://192.168.18.3:2379
  5 upstream /etc/resolv.conf
  6 }
  7 cache 160 com
  8 loadbalance
  9 proxy . /etc/resolv.conf
 10 
 11 }
 12 [root@k8smaster01 ~]# etcdctl put /skydns/com/mycompany '{"host":"10.1.1.1","ttl":"60"}'	#測試插入
 13 [root@k8smaster01 ~]# nslookpu mycompany.com
提示：forward和proxy插件都可以用於配置上游DNS伺服器或其他DNS伺服器，當在CoreDNS中查詢不到功能變數名稱時，會到其他DNS伺服器上進行查詢。在實際環境中，可以將Kubernetes集群外部的DNS納入CoreDNS，進行統一的DNS管理。

五 Pod級別的DNS設置

5.1 Pod級別設置

集群的DNS（CoreDNS）配置之外，針對Pod中也可以設置相應的DNS策略。 示例1： 
  1 [root@k8smaster01 study]# vi mywebapp.yaml
  2 apiVersion: v1
  3 kind: Pod
  4 metadata:
  5   name: webapp
  6 spec:
  7   containers:
  8   - name: webapp
  9     image: tomcat
 10   dnsPolicy: Default
 11 ……
目前可以設置的DNS策略如下:
  • Default：繼承Pod所在宿主機的DNS設置。
  • ClusterFirst：優先使用Kubernetes環境的DNS服務（如CoreDNS提供的功能變數名稱解析服務），將無法解析的功能變數名稱轉發到從宿主機繼承的DNS伺服器。
  • ClusterFirstWithHostNet：與ClusterFirst相同，對於以hostNetwork模式運行的Pod，應明確指定使用該策略。
  • None：忽略Kubernetes環境的DNS配置，通過spec.dnsConfig自定義DNS配置。這個選項從Kubernetes1.9版本開始引入，到Kubernetes 1.10版本升級為Beta版，到Kubernetes1.14版本升級為穩定版。自定義DNS配置可以通過spec.dnsConfig欄位進行設置，可以設置下列信息。
    • nameservers：一組DNS伺服器的列表，最多可以設置3個。
    • searches：一組用於功能變數名稱搜索的DNS功能變數名稱尾碼，最多可以設置6個。
    • options：配置其他可選DNS參數，例如ndots、timeout等，以name或name/value對的形式表示。
示例2：dnsConfig外部欄位配置示例。 
  1 [root@k8smaster01 study]# vi mywebapp.yaml
  2 apiVersion: v1
  3 kind: Pod
  4 metadata:
  5   namespace: default
  6   name: dns-example
  7 spec:
  8   containers:
  9   - name: test
 10     image: nginx
 11   dnsPolicy: "None"
 12   dnsConfig:
 13     nameservers:
 14       - 223.5.5.5
 15     searches:
 16       - ns1.svc.cluster.local
 17       - my.dns.search.suffix
 18     options:
 19       - name: ndots
 20         value: "2"
 21       - name: edns0
  1 [root@k8smaster01 study]# kubectl create -f mywebapp.yaml
  2 [root@k8smaster01 study]# kubectl exec -ti dns-example -- cat /etc/resolv.conf		#確認查看
  3 nameserver 223.5.5.5
  4 search ns1.svc.cluster.local my.dns.search.suffix
  5 options ndots:2 edns0
提示：如上配置從而實現Pod中自定義DNS，而不再使用Kubernetes環境的DNS服務。
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