Kubernetes之配置与自定义DNS服务

本文解释如何为kubernetes集群配置及自定义DNS服务。从kubernetes1.11版本开始，coreDNS插件被包含在GA发行版中，并且被kubeadm默认安装。详情：Configuring CoreDNS and Using CoreDNS for Service Discovery。除特别说明，本文讨论的是默认dns插件。

介绍

Kubernetes的DNS功能以插件形式提供，是自动启动的系统内置服务。服务包含如下三个容器：

• kubedns：监控Kubernetes master的service与endpoint变更，增删改DNS记录，将相关数据保存在内存中，为DNS查询提供服务。
• dnsmasq: 充当DNS缓存，提高性能。
• sidecar：挂斗容器，对dnsmasq与kubedns进行单点健康检查。

DNS服务拥有静态IP地址，将各节点kubeletr的--cluster-dns=设置成DNS服务的静态IP地址，当kubelet创建容器时则将此地址传递给容器。Kubernetes的DNS服务基于skyDNS库，支持forward lookups (A records)、service lookups (SRV records)、reverse IP address lookups (PTR records)。

从节点继承DNS配置

当kubelet启动容器时，除使用kubernetes内置的DNS服务，默认从节点继承其DNS配置。此特性使kubernetes系统中的容器DNS行为高度依赖低层节点，建议关闭，设置kubelet--resolv-conf选项为用户自定义配置文件，而非系统默认/etc/resolve.conf，这样容器继承的DNS配置由用户提供的配置文件决定，而非节点，降低耦合度。

配置存根域及上游DNS服务器

集群管理员可通过为kubernetes中DNS服务kube-system:kube-dns提供ConfigMap对象，设置自定义存根域及上游DNS服务器。以下示例为DNS服务配置一个存根域及两个上游DNS服务器：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: kube-dns
  namespace: kube-system
data:
  stubDomains: |
    {"acme.local": ["1.2.3.4"]}
  upstreamNameservers: |
    ["8.8.8.8", "8.8.4.4"]

如果查询请求的前缀为"acme.local"则被直接转发到1.2.3.4。下表列出不同域名前缀与DNS服务器对应关系：

Domain name	Server answering the query
kubernetes.default.svc.cluster.local	kube-dns
foo.acme.local	custom DNS (1.2.3.4)
widget.com	upstream DNS (one of 8.8.8.8, 8.8.4.4)

 对pod的影响

如果pod Spec之dnsPolicy设置为"Default"或者"Node"，则用户自定义存根服务器与上游服务器对pod没有影响。当值为"Default"时，pod之DNS配置完全从节点继承。如果为Node，则取决于pod Spec中的dnsConfig配置。

当dnsPolicy设置为"ClusterFirst"时，pod的DNS配置分成没无自定义存根域与上游服务器、有自定义存根域与上游服务器两种情况。

无自定义存根域与上游服务器：如果查询请求之域名前缀与集群默认域名匹配，则使用kubernetes内置DNS服务，如果不匹配则使用从节点继承之DNS服务。

有自定义存根域与上游服务器，域名解析流程如下：

1. 请求首先发送到kube-dns缓存层。

2. 在缓存层，检查请求的域名前缀并将请求转发到与之匹配的DNS服务器，流程如下：

   • 与集群域名前缀匹配，如“.cluster.local”，则发往kube-dns。

   • 如与存根域匹配，如“.acme.local”， 则发往匹配的存根域服务器。

   • 否则，发往上游服务器。

ConfigMap选项 

Field	Format	Description
stubDomains (optional)	A JSON map using a DNS suffix key such as “acme.local”, and a value consisting of a JSON array of DNS IPs.	目标服务器可以是本集群内的服务。如用户运行自己的dnsmasq服务。 The target nameserver can itself be a Kubernetes Service. For instance, you can run your own copy of dnsmasq to export custom DNS names into the ClusterDNS namespace.
upstreamNameservers(optional)	A JSON array of DNS IPs.	如果设置则覆盖继承自节点的服务器，最多三个。 If specified, the values replace the nameservers taken by default from the node’s /etc/resolv.conf. Limits: a maximum of three upstream nameservers can be specified.

配置CoreDNS

从1.9版本开始，CoreDNS成为GA可选特性，将来可能会取代kube-dns成为默认集群默认DNS解决方案，CoreDNS具备kube-dns所有功能并更强大。在CoreDNS插件内部通过一种Corefile文件管理配置。可以直接将为kube-dns设置的ConfigMap直接指定给CoreDNS，CoreDNS自动将此ConfigMap转换成Corefile。示例如下：

apiVersion: v1
data:
  federations: |
    {"foo" : "foo.feddomain.com"}
  stubDomains: |
    {"abc.com" : ["1.2.3.4"], "my.cluster.local" : ["2.3.4.5"]}
  upstreamNameservers: |
    ["8.8.8.8", "8.8.4.4"]
kind: ConfigMap

转换结果：

.:53 {
        errors
        health
        kubernetes cluster.local  in-addr.arpa ip6.arpa {
           upstream  8.8.8.8 8.8.4.4
           pods insecure
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        federation cluster.local {
           foo foo.feddomain.com
        }
        prometheus :9153
        proxy .  8.8.8.8 8.8.4.4
        cache 30
    }
    abc.com:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 1.2.3.4
    }
    my.cluster.local:53 {
        errors
        cache 30
        proxy . 2.3.4.5
    }

参考：https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/dns-custom-nameservers/