1 coredns的用途

CoreDNS 是一个灵活可扩展的 DNS 服务器，可以作为 Kubernetes 集群 DNS，在Kubernetes1.12版本之后成为了默认的DNS服务。 与 Kubernetes 一样，CoreDNS 项目由 CNCF 托管。

coredns在K8S中的用途,主要是用作服务发现，也就是服务(应用)之间相互定位的过程。

在k8s中，用service资源代理pod，通过暴露service资源的固定地址(集群IP)，来解决以上POD资源变化产生的IP变动问题，但是针对service还存在以下问题：

• service IP地址难以记忆
• service资源可能也会被销毁和创建
• pod ip本身也有需要暴漏的需求

为了解决以上问题，引入了coredns，在K8S，其主要用于服务发现，也就是服务(应用)之间相互定位的过程

2 coredns的部署

cordedns部署后，可在dns中，通过如下命令查询coredns是否运行正常

dig @127.0.0.1 -p 53 www.example.com

3 corddns配置

3.1 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。

3.2 resolv.conf

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。

比如创建了一个叫 my-nginx 的 deployment，其 pod 中的 resolv.conf 文件如下：

# DNS 服务的 IP，即coreDNS 的 clusterIP
nameserver 169.254.25.10

# 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
# 比如访问your-nginx，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.
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local

# 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。
options ndots:5

3.3 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，coreDNS 的 configMap如下所示：

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health
        # 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
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           pods insecure
           upstream
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        
        # CoreDNS 的监控地址为：http://localhost:9153/metrics 
        prometheus :9153
        
        # proxy 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。
        forward . /etc/resolv.conf
        
        cache 30    # 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
    }
kind: ConfigMap
metadata:
  creationTimestamp: "2019-06-10T03:19:01Z"
  name: coredns
  namespace: kube-system

4 node local dns

4.1 DNS间歇性5秒延迟

由于 Linux 内核中的缺陷，在 Kubernetes 集群中你很可能会碰到恼人的 DNS 间歇性 5 秒延迟问题。

原因是镜像底层库 DNS 解析行为默认使用 UDP 在同一个 socket 并发 A 和 AAAA 记录请求，由于 UDP 无状态，两个请求可能会并发创建 conntrack 表项，如果最终 DNAT 成同一个集群 DNS 的 Pod IP 就会导致 conntrack 冲突，由于 conntrack 的创建和插入是不加锁的，最终后面插入的 conntrack 表项就会被丢弃，从而请求超时，默认 5s 后重试，造成现象就是 DNS 5 秒延时。

具体原因可参见：

issues-56903
Weave works分析

4.2 在Kubernetes集群中使用NodeLocal DNSCache

NodeLocal DNSCache通过在集群上运行一个dnsCache daemonset来提高clusterDNS性能和可靠性。相比于纯coredns方案，nodelocaldns + coredns方案能够大幅降低DNS查询timeout的频次，提升服务稳定性。

nodelocaldns配置如下，nodelocaldns只配置了一个server，监听默认的UDP 53端口，4个zone。域名后缀为cluster.local的所有域名以及in-addr.arpa和ip6.arpa形式域名走coredns进行域名解析，其他外部域名使用宿主机的/etc/resolv.conf文件配置的nameserver进行解析。

缓存分为 256 个分片，每个分片默认最多可容纳 39 个项目 - 总大小为 256 * 39 = 9984 个项目。

# 其中cluster.local、in-addr.arpa、ip6.arpa表示kubernetes插件会处理域名后缀为cluster.local的所有域名以及处理所有的in-addr.arpa中的反向dns查找和ip6.arpa形式域名，其中kuberne# 集群域名后缀是在kubelet参数中配置的，默认值为cluster.local

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    cluster.local:53 {
        errors
        cache {
            success 9984 30 # 对于成功的缓存最多缓存9984条域名解析记录，缓存时间为30s
            denial 9984 5   # 对于失败的缓存最多缓存9984条域名解析记录，缓存时间为5s
        }
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . 10.233.0.3 {
            force_tcp
        }
        prometheus :9253
        health 169.254.25.10:9254
    }
    in-addr.arpa:53 {
        errors
        cache 30
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . 10.233.0.3 {
            force_tcp
        }
        prometheus :9253
    }
    ip6.arpa:53 {
        errors
        cache 30
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . 10.233.0.3 {
            force_tcp
        }
        prometheus :9253
    }
    .:53 {
        errors
        cache 30
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . /etc/resolv.conf
        prometheus :9253
    }
kind: ConfigMap
......

nodelocaldns + coredns方案，DNS查询流程如下所示：