k8s服务发现（coredns）

一、在 Kubernetes 中，服务发现方式

• 基于环境变量的方式
• 基于内部域名的方式（dns）

k8s 中的 pod 基于 service 域名解析后，再负载均衡分发到 service 后端的各个 pod 服务中，如果没有 DNS 解析，则无法查到各个服务对应的 service 服务

1、DNS服务

K8s集群会内置一个dns服务器，service创建成功后，会在dns服务器里导入一些记录，想要访问某个服务，通过dns服务器解析出对应的ip和port，从而实现服务访问。

2、常见的DNS解析服务有CoreDNS和Kube-DNS，我们先简单介绍一下这两个DNS区别

2kube-dns是将多个容器kubedns、dnsmasq、sidecar放入同一个POD中来实现

• kubedns 基于 SkyDNS 库，通过 apiserver 监听 Service 和 Endpoints 的变更事件同时也同步到本地 Cache，实现了一个实时的 Kubernetes 集群内 Service 和 Pod 的 DNS服务发现
• dnsmasq dsnmasq 容器则实现了 DNS 的缓存功能(在内存中预留一块默认大小为 1G 的地方，保存当前最常用的 DNS 查询记录，如果缓存中没有要查找的记录，它会到 kubedns 中查询，并把结果缓存起来)，通过监听 ConfigMap 来动态生成配置
• sider sidecar 容器实现了可配置的 DNS 探测，并采集对应的监控指标暴露出来供 prometheus 使用

从 K8S 1.11 开始，K8S 已经使用 CoreDNS，替换 KubeDNS 来充当其 DNS 解析

~ kubectl get cm coredns -n kube-system -o yaml
apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health {
          lameduck 5s
        }
        ready
        kubernetes cluster.local. in-addr.arpa ip6.arpa {
          pods insecure
          fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        reload
        loadbalance
    }
kind: ConfigMap
metadata:
  annotations:
    kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: |
      {"apiVersion":"v1","data":{"Corefile":".:53 {\n    errors\n    health {\n      lameduck 5s\n    }\n    ready\n    kubernetes cluster.local. in-addr.arpa ip6.arpa {\n      pods insecure\n      fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa\n    }\n    prometheus :9153\n    forward . /etc/resolv.conf\n    cache 30\n    reload\n    loadbalance\n}\n"},"kind":"ConfigMap","metadata":{"annotations":{},"name":"coredns","namespace":"kube-system"}}
  creationTimestamp: "2020-09-11T10:21:48Z"
  managedFields:
  - apiVersion: v1
    fieldsType: FieldsV1
    fieldsV1:
      f:data:
        .: {}
        f:Corefile: {}
      f:metadata:
        f:annotations:
          .: {}
          f:kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {}
    manager: kubectl
    operation: Update
    time: "2020-09-11T10:21:48Z"
  name: coredns
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "1311"
  selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/configmaps/coredns
  uid: 4d6e32cd-cd50-487d-b2dc-b40631bb9b11

三、coredns

1、官方文档

CoreDNS: DNS and Service Discovery

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

2、coreDNS实际上就是通过configmap进行配置监听的

在kube-dns中，你可以修改ConfigMap以改变服务发现的行为。这允许添加诸如提供服务存根域、修改上游名称服务器以及启用联合之类的功能。

在CoreDNS中，你同样可以修改CoreDNS Corefile的ConfigMap以更改服务发现的工作方式。Corefile配置提供了比kube-dns更多的选项，因为它是CoreDNS用于配置其所有功能（甚至是那些与Kubernetes无关的功能）的主要配置文件。

DNS实际上就是通过configmap进行配置监听的，所以我们可以看到在kube-system命名空间下有一个名称为coredns的configmap

3、当前Kubernetes支持四种 Pod 特定的 DNS 策略

DNS 策略可以逐个 Pod 来设定。目前 Kubernetes 支持以下特定 Pod 的 DNS 策略。 这些策略可以在 Pod 规约中的 dnsPolicy 字段设置：

• "Default":  

  让 kubelet 来决定使用何种 DNS 策略。而 kubelet 默认使用宿主机的 /etc/resolv.conf（使用宿主机的DNS策略）

  但 kubelet 可以配置使用什么文件来进行 DNS 策略，使用 kubelet 的参数：–resolv-conf=/etc/resolv.conf 来决定 DNS 解析文件地址

• "ClusterFirst":  与配置的集群域后缀不匹配的任何 DNS 查询（例如 "www.kubernetes.io"） 都会由 DNS 服务器转发到上游名称服务器。集群管理员可能配置了额外的存根域和上游 DNS 服务器。 参阅相关讨论 了解在这些场景中如何处理 DNS 查询的信息。
• "ClusterFirstWithHostNet":  对于以 hostNetwork 方式运行的 Pod，应将其 DNS 策略显式设置为 "ClusterFirstWithHostNet"。否则，以 hostNetwork 方式和 "ClusterFirst" 策略运行的 Pod 将会做出回退至 "Default" 策略的行为。
  • 注意：这在 Windows 上不支持。 有关详细信息，请参见下文。
• "None":  此设置允许 Pod 忽略 Kubernetes 环境中的 DNS 设置。Pod 会使用其 dnsConfig 字段所提供的 DNS 设置。 参见 Pod 的 DNS 配置节。

通过查看coredns相关的Deployments查看dnsPolicy

 注："Default" 不是默认的 DNS 策略。如果未明确指定 dnsPolicy，则使用 "ClusterFirst"。

 4、Corefile 配置包括以下 CoreDNS 插件：

• errors：错误记录到标准输出。

• health：在 http://localhost:8080/health 处提供 CoreDNS 的健康报告。 在这个扩展语法中，lameduck 会使此进程不健康，等待 5 秒后进程被关闭。

• ready：在端口 8181 上提供的一个 HTTP 端点， 当所有能够表达自身就绪的插件都已就绪时，在此端点返回 200 OK。

• kubernetes：CoreDNS 将基于服务和 Pod 的 IP 来应答 DNS 查询。 你可以在 CoreDNS 网站找到有关此插件的更多细节。

  • 你可以使用 ttl 来定制响应的 TTL。默认值是 5 秒钟。TTL 的最小值可以是 0 秒钟， 最大值为 3600 秒。将 TTL 设置为 0 可以禁止对 DNS 记录进行缓存。
  • pods insecure 选项是为了与 kube-dns 向后兼容。
  • 你可以使用 pods verified 选项，该选项使得仅在相同名字空间中存在具有匹配 IP 的 Pod 时才返回 A 记录。
  • 如果你不使用 Pod 记录，则可以使用 pods disabled 选项。

• prometheus：CoreDNS 的度量指标值以 Prometheus 格式（也称为 OpenMetrics）在 http://localhost:9153/metrics 上提供。
• forward: 不在 Kubernetes 集群域内的任何查询都将转发到预定义的解析器 (/etc/resolv.conf)。
• cache：启用前端缓存。
• loop：检测简单的转发环，如果发现死循环，则中止 CoreDNS 进程。
• reload：允许自动重新加载已更改的 Corefile。 编辑 ConfigMap 配置后，请等待两分钟，以使更改生效。
• loadbalance：这是一个轮转式 DNS 负载均衡器， 它在应答中随机分配 A、AAAA 和 MX 记录的顺序。

你可以通过修改 ConfigMap 来更改默认的 CoreDNS 行为。