kubernetes 服务发现问题——kubedns[下部]

上一回有关kubedns服务中报错，这一回整体整理一下。

一，Kubedns工作原理
1. kubedns：kubedns监控并记录service与ip之间的映射关系，以树形结构将数据保存在内存中。
2. dnsmasq：从记录的地方查询相关的解析记录
    特点：使用内存做dns缓存，速度非常快
3. exechealthz：用来监控kubedns和dnsmasq是否出现问题，做健康检测
二，kubedns组成简介
1. dnsmasq
    小巧的DNS配置工具
    在kubedns中作用
        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
2. kubedns
    监视k8s service资源并更新DNS记录
3. exechealthz
    定期检查kubedns和dnsmasq的健康状态
    为k8s活性检测提供HTTP API
4. github地址
    https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/cluster/addons/dns/kube-dns
5. 官网地址
    https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/dns-pod-service/
6. yml文件位置
    https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/release-1.16/cluster/addons/dns/kube-dns
    注意：
        release后面一定要对应版本
7. 基于kubernetes DNS的服务发现文档
    官方地址： https://github.com/kubernetes/dns/blob/master/docs/specification.md
    要点整理
        1.定义
             =配置的群集域，例如cluster.local
             =命名空间
             =记录的标准DNS生存时间值
        2.记录架构版本
            示例
                dns-version.cluster.local. 28800 IN TXT "1.0.0"
        3.ClusterIP服务的记录
            A记录
                kubernetes.default.svc.cluster.local. 4 IN A 10.3.0.1
            SRV记录
                记录格式：
                    _._...svc.. IN SRV ..svc..
                示例
                    _https._tcp.kubernetes.default.svc.cluster.local. 30 IN SRV 10 100 443 kubernetes.default.svc.cluster.local.
            PTR记录
                记录格式：
                    ....in-addr.arpa. IN PTR ..svc..
                示例
                    1.0.3.10.in-addr.arpa. 14 IN PTR kubernetes.default.svc.cluster.local.
        4.没有ClusterIP的服务记录
            A记录
                ClusterIP改成集群pod ip集

三，pod如何获取DNS解析
1. 途径
    1. 从自己的namespace里获取
    2.从集群默认域中获取
2. 例子
    service1
        name： foo
        namespace：bar
    pod1
        namespace：bar
        想要查询上面的service1?
            使用 foo 做DNS查询
    pod2
        namespace：quux
        想要查询上面的service1?
            使用 bar.foo 做DNS查询
四， kubedns搭建报错可能原因
    1.kubedns与kuberntes版本不匹配
        参考地址
            http://www.mamicode.com/info-detail-2341263.html
            https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.16/cluster/addons/dns/kube-dns/kube-dns.yaml.sed
    2.发现kubelet里配置的dns的ip地址和要运行的yaml文件中的ip地址不一致，而且k8s-dns-kube-dns的镜像没有上传到私有仓库
        docker push 192.168.89.132:5000/k8s-dns-kube-dns:1.14.13
        kubectl delete -f kube-dns.yaml 
        kubectl create -f kube-dns.yaml 
        kubectl get svc,pods -n kube-system
            NAME                            READY   STATUS   RESTARTS   AGE
            pod/kube-dns-66c887d465-rsmjg   1/3     Error    6          4m39s
        发现报错
            Warning  Unhealthy  3m44s (x9 over 5m4s)   kubelet, 192.168.89.134  Readiness probe failed: Get http://10.1.3.2:8081/readiness: dial tcp 10.1.3.2:8081: connect: connection refused
            Warning  Unhealthy  3m37s (x4 over 4m7s)   kubelet, 192.168.89.134  Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 503
            Warning  BackOff    7s (x7 over 115s)      kubelet, 192.168.89.134  Back-off restarting failed container
         kubectl logs kube-dns-85bdb85857-8mwln -n kube-system kubedns
            reflector.go:201] k8s.io/dns/pkg/dns/dns.go:192: Failed to list *v1.Service: Get https://169.169.0.1:443/api/v1/services?resourceVersion=0: x509: certificate is valid for 10.254.0.1, 192.168.89.132, not 169.169.0.1
         可能原因：apiserver证书问题
         解决方案：重新做master和node的证书
            基于CA签名的双向数字证书认证方式
                过程
                    1. 为kube-apiserver生成一个数字证书，并用CA证书进行签名
                    2. 为kube-apiserver进程配置证书相关的启动参数，包括CA证书（用于验证客户端证书的签名真伪）/自己的经过CA签名后的证书及私钥
                    3. 为每个访问K8S API Server的客户端进程生成自己的数字证书，也都用CA进行签名，在相关程序的启动参数里增加CA证书/自己的证书等相关参数
                    客户端包括： kube-controller-manager , kube-scheduler , kubelet , kube-proxy 以及 调用API Server的客户端程序kubectl等
                步骤
                    1. 设置kube-apiserver的CA证书相关的文件和启动参数
                        使用OpenSSL工具在Master服务器上创建CA证书和私钥相关的文件
                            openssl genrsa -out ca.key 2048
                            openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -subj "/CN=k8s.com" -days 5000 -out ca.crt
                            openssl genrsa -out server.key 2048
                        注意：生成ca.crt时，-subj参数中/CN的值通常为域名
                        准备master_ssl.cnf文件，该文件用于x509 v3版本的证书。在该文件中主要需要设置Master服务器的hostname/IP地址/以及K8S Master Service的虚拟机服务名称(kubernetes.default等)和该虚拟服务的ClusterIP地址
                        vim master_ssl.cnf
                        基于master_ssl.cnf创建server.csr和server.crt文件。在生成server.csr时，-subj参数中“/CN”指定的名字需要为Master所在的主机名
                        ]# openssl req -new -key server.key -subj "/CN=master" -config master_ssl.cnf -out server.csr
                        ]# openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 5000 -extensions v3_req -extfile master_ssl.cnf -out server.crt
                            Signature ok
                            subject=/CN=master
                            Getting CA Private Key
                        将这些文件复制到一个目录中，例如/var/run/kubernetes//,然后设置kube-apiserver的三个启动参数 “--client-ca-file” "--tls-cert-file"和“--tls-private-key-file”，分别代办CA根证书文件/服务端证书文件和服务端私钥文件
                        启动参数添加
                        同时，可以关掉非安全端口8080，设置安全端口为443（默认为6443）
                        重启kube-apiserver服务
                    2. 设置kube-controller-manager的客户端证书/私钥和启动参数
                        openssl genrsa -out cs_client.key 2048
                        openssl req -new -key cs_client.key -subj "/CN=master" -out cs_client.csr
                        openssl x509 -req -in cs_client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key  -CAcreateserial -out cs_client.crt -days 5000
                        其中，在生成cs_client.crt时，-CA参数和-CAkey参数使用的是apiserver的ca.crt和ca.key文件。然后将这些文件复制到一个目录中(/var/run/kubernetes)
                        cp cs_client.* /var/run/kubernetes/
                        创建/etc/kubernetes/kubeconfig文件(kube-controller-manager和kube-scheduler共用)，配置客户端证书等相关参数
                        然后，设置kube-controller-manager服务的启动参数，注意，--master的地址为HTTPS安全服务地址，不使用非安全地址 http://192.168.89.130:8080
                        重启kube-controller-manager
                    3. 设置kube-scheduler启动参数
                        kube-scheduler复用上一步kube-controller-manager创建的客户端证书，配置启动参数
                        重启kube-scheduler
                    4. 设置每台node上kubelet的客户端证书/私钥和启动参数
                        首先复制kube-apiserver的ca.crt和ca.key文件到node上，在生成kubelet_client.crt时，-CA参数和-CAkey参数使用的是apiserver的ca.crt和ca.key文件。在生成kubelet_client.csr时-subj参数中的/CN设置为本node的IP地址
                        ]# openssl genrsa -out kubelet_client.key 2048
                        ]# openssl req -new -key kubelet_client.key -subj "/CN=192.168.89.128" -out kubelet_client.csr
                        ]# openssl x509 -req -in kubelet_client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out kubelet_client.crt -days 5000
                            Signature ok
                            subject=/CN=192.168.89.128
                            Getting CA Private Key
                        将这些文件复制到一个目录中(/var/run/kubernetes)
                        创建/etc/kubernetes/kubeconfig文件(kubelet和kube-proxy进程共用)，配置客户端证书等相关参数
                        然后，设置kubelet服务的启动参数
                    5. 设置kube-proxy的启动参数
                        kube-proxy复用上一步kubelet创建的客户端证书，配置启动参数
                        重启kube-proxy服务
                        至此，一个基于CA的双向数字证书认证的K8S集群就搭建完成了。
                    6. 设置kubectl客户端使用安全方式访问apiserver
                        在使用kubectl 对K8S集群进行操作时，默认使用非安全端口8080对apiserver进行访问，也可以设置为安全访问apiserver模式，需要设置3个证书相关的参数
                            --certificate-authority
                        使用为Kube-apiserver生成的ca.crt文件
                            --client-certificate
                        使用kube-controller-manager生成的cs_client.crt文件
                            --client-key
                        使用为kube-controller-manager生成的cs_client.key文件
                        同时，指定apiserver的URL地址为HTTPS安全地址(例如：https://master:443),最后，输入需要执行的子命令，即可对apiserver进行安全访问了
                        命令
                            vim /root/.bashrc
                        注意：
                            操作之前最好把所有服务都停掉
                    排错：
                        修改kube-apiserver后，服务启动报错
                        Oct 22 04:10:39 master kube-apiserver[51631]: I1022 04:10:39.813663   51631 config.go:562] Will report 192.168.89.130 as public IP address.
                        Oct 22 04:10:39 master kube-apiserver[51631]: F1022 04:10:39.814492   51631 server.go:250] Failed to create clientset: Unable to set url for apiserver local client
                    解决：
                        kube-proxy 
                        ip range
                            node节点上cluster集群网段错误，和169.169.0.0/16不一致，修改成一致的
五， kubedns功能验证
    1. 创建test_svc
        vim test_svc.yml
        kubectl create -f test_svc.yml
        kubectl get svc
        [root@k8smaster busy_test]# kubectl get svc
            NAME            TYPE        CLUSTER-IP        EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
            kubernetes      ClusterIP   169.169.0.1              443/TCP          55d
            mysql-service   NodePort    169.169.188.11            3306:64298/TCP   18s
            redis-php       NodePort    169.169.163.193          80:30002/TCP     54d
    2. 创建 busybox
        vim busybox.yml
        kubectl create -f busybox.yml
        kubectl get pods --all-namespaces
            NAMESPACE     NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP          NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
            default       busybox                     1/1     Running   0          18s   10.1.77.3   192.168.89.133            
            default       static-web-192.168.89.133   1/1     Running   13         40d   10.1.77.2   192.168.89.133            
            kube-system   kube-dns-85bdb85857-bnq6t   3/3     Running   0          22m   10.1.3.2    192.168.89.134            
    3. 进入 busybox 进行验证
        kubectl exec -it busybox sh
        / # cat /etc/resolv.conf
            nameserver 169.169.0.10
            search default.svc.k8s.com svc.k8s.com k8s.com
            options ndots:5
        / # ping mysql-service
            PING mysql-service (169.169.188.11): 56 data bytes
            64 bytes from 169.169.188.11: seq=0 ttl=64 time=0.029 ms        
六，最后
    kubectl get pods -n kube-system
        NAME                                                    READY         STATUS         RESTARTS          AGE
        kube-dns-85bdb85857-bnq6t             3/3              Running                0                 3m13s
    kubectl describe pod kube-dns-85bdb85857-bnq6t -n kube-system ==> 没有报错
    
    成功了，总结一下
        一步错，步步错，后期还会有干扰，所以，每一步都要注意。多看看报错,多看 logs , describe 等信息
        更换了kubedns的版本，更换过镜像版本，来来回回将近一个月，终于完成了，解决了这个问题，本来很困的，解决完后，感觉精神很多了。