kubernetes之kubedns部署(kubedns,dnsmasq,exechealthz)以及dns-autoscaler部署

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全栈工程师开发手册 （作者：栾鹏）
架构系列文章

一，理解Kubedns原理

通俗理解，首先明白k8s dns是为服务的发现而生，即service的发现，为了能够让其它服务能够直接通过service 名字找到它们，于是就需要dns将service名转换为它的IP, 那么service的变化如何知道？ 如何知道目前有哪些service 及知道他们的ip呢，service的增加减少又如何知道了，

所以要有一个组件(1.3中是Kube2sky，1.3后是kubedns)来时刻监控它的变化，监控到了什么就把它记录下来，记录的是service和ip之间的映射关系，称为DNS解析记录，但是记录在某个位置呢，监控的组件不同，记录的位置也不同， Kube2sky是记录到etcd中，kubedns是记录到哪了呢， 记录在内存当中，使用树形结构在内存中保存监控到的记录。

由于一切对集群的操作都是通过其API来的，所以它监控service资源变化也是借助于k8s API

这个组件仅仅是记录下来以后，并不提供查询。所以查询就是另外一个组件的作用了，1.3之前是由Skydns来查询的， 所有服务(pod)都找skydns查询，1.3以后都是由dnsmasq查询的，它们从前面记录的地方查询相关service的解析记录，之所以用dnsmasq来查询，因为它提供DNS查询缓存，在内存中完成查询，查询速度非常快！

两个组件一个负责监控并记录，另外一个负责帮其它服务做查询， 两个组件必须要同时运行，如果其中一个出问题了，那么dns系统将无法解析，于是需要有另一个组件专门来监控它们的健康状态，这个组件就是exechealthz，Exechealthz是两个版本中唯一保留的容器，依然提供健康检查。

在K8s中，这三个组件都是用容器运行的，而且是在同一个pod中，

官方理解，上图：

下面的语法中注意区分kube-dns和kubedns, kube-dns是k8s的dns业务,kubedns是其中的一个业务容器.

• dnsmasq简介
  Dnsmasq是一款小巧的DNS配置工具
  在kube-dns插件中的作用：

  • 通过kubedns容器获取DNS规则，在集群中提供DNS查询服务，相当于dns的server端。
  • 提供DNS缓存，提高查询性能
  • 降低kubedns容器的压力、提高稳定性
  • Dockerfile在GitHub上Kubernetes组织的contrib仓库中，位于dnsmasq目录下

• exechealthz简介

  • 在kube-dns插件中提供健康检查功能
  • 源码同样在contrib仓库中，位于exec-healthz目录下。
  • 新版中会对两个容器都进行健康检查，更加完善。

总结
kube-dns插件的三个容器的功能如下：

• kubedns容器

  • 监视k8s Service资源并更新DNS记录
  • 替换etcd，使用TreeCache数据结构保存DNS记录并实现SkyDNS的Backend接口
  • 接入SkyDNS，对dnsmasq提供DNS查询服务

• dnsmasq容器

  • 对集群提供DNS查询服务
  • 设置kubedns为upstream
  • 提供DNS缓存，降低kubedns负载，提高性能

• exechealthz容器

  • 定期检查kubedns和dnsmasq的健康状态
  • 为k8s活性检测提供HTTP API

二、部署kubedns

1，上官方网址下载需要的yaml部署文件：https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/release-1.10/cluster/addons/dns

部署文件为kube-dns.yaml.base

其中ServiceAccount和configMap部分不需要修改

Deployment和service中需要将clusterIP设置为我们想要的值, 也不需要做什么修改

Deployment运行了 三个容器：kubedns dnsmasq sidecar，sidecar 是一个监控健康模块，同时向外暴露metrics 记录。

部署文件设置好后，一起来创建：

# kubectl create -f kube-dns.yaml.base

** 三，验证kubedns功能**

如果我们此前已经有了部署了许多pod和服务，并且在Kubelet 启动配置文件加入了 --cluster-dns=10.254.0.2 --cluster-domain=cluster.local 参数，则可以进入某个pod中的容器内查看其/etc/resolv.conf 文件

根据kubelet的启动参数，kubelet会在每个pod中设置DNS域名解析文件/etc/resolv.conf，加入了nameser和search搜索域。最后应用程序就能够像访问网站一样，仅仅通过服务的名字就能访问到服务了。

通常可以启动一个带有nslookup工具的pod，比如busybox，镜像从gcr.io/google_containers/busybox下载，来验证DNS服务是否能够正常工作。

四，kubedns自动水平扩展

在上面部署的Kubedns，它只有一个pod，如果这个pod没有了 又或一个pod因为解析量大无法撑起解析时，会导致dns无法工作，所以官方给了一个自动水平伸缩的方案，根据当前pod的负载来决定是否增加或减少pod数量，

称为，dns-horizontal-autoscaler ，部署文件位于kubernetes/cluster/addons/dns-horizontal-autoscale/dns-horizontal-autoscaler.yaml，下载下来可直接部署。

dns-horizontal-autoscaler-rbac.yaml文件解析：

实际它就创建了三个资源：ServiceAccount、ClusterRole、ClusterRoleBinding ，创建帐户，创建角色，赋予权限，将帐户绑定到角色上面。

** 至此，一个完整的kubedns部署完成了。**