什麼是DNS - Container Service for Kubernetes

在Kubernetes叢集中，Pod訪問Service或叢集外的服務時使用的是網域名稱，但是網域名稱需要被解析為IP地址才可訪問。DNS（Domain Name System）就用於這個情境，它儲存了名稱與IP地址的對應關係。通過本文，您可瞭解DNS的基礎知識、ACK中的DNS組件以及DNS配置。

DNS網域名稱解析原理

雖然互連網裝置通過IP地址互相通訊，但是網域名稱本身包含了語義，比起IP地址更容易記憶。因此，絕大多數情況下，用戶端會通過網域名稱發起請求。下圖展示了用戶端向example.com發送請求時的流程：

伺服器向DNS伺服器註冊自身的IP地址與網域名稱，DNS伺服器會儲存對應的記錄。
用戶端向DNS伺服器詢問example.com對應的IP地址。
DNS伺服器根據儲存的記錄將IP返回給用戶端。
用戶端使用IP地址訪問目標伺服器。

叢集視角的網域名稱分類

叢集內網域名稱：叢集內Service的網域名稱，僅在叢集內有效。推薦相關業務使用完整網域名稱（<service-name>.<namespace>.svc.<cluster-domain>）格式進行訪問。使用短網域名稱（<service-name>）會導致過多無效DNS查詢，增加解析耗時。
cluster-domain在叢集建立時自訂配置，預設為cluster.local。
叢集外網域名稱：包含VPC內網域名稱，公網網域名稱。解析這些網域名稱時，CoreDNS需要從上遊DNS伺服器擷取解析結果。上遊DNS預設為內網網域名稱解析（PrivateZone）服務，IP地址100.100.2.136和100.100.2.138。
重要
內網網域名稱解析對公網網域名稱的遞迴解析不提供SLA保障。遞迴解析的使用限制，請參見遞迴管理。

叢集中的DNS組件

在ACK託管叢集中，有兩個負責DNS的組件，CoreDNS與NodeLocal DNSCache。在您瞭解它們的作用之前，請您閱讀下方的內容，瞭解叢集中DNS的基礎知識。

CoreDNS非託管版

CoreDNS是Kubernetes叢集中負責DNS解析的組件，能夠支援解析叢集內部自訂服務網域名稱和叢集外部網域名稱。CoreDNS專案由CNCF託管。關於CoreDNS的更多資訊，請參見CoreDNS: DNS and Service Discovery。

與開源Kubernetes標準相同，ACK叢集預設安裝CoreDNS作為DNS伺服器。CoreDNS以Deployment的方式部署在了叢集的kube-system命名空間下。kube-dns則是CoreDNS所屬的ClusterIP類型的Service。CoreDNS的配置方法，請參見CoreDNS配置說明。

通過kubectl查看CoreDNS所屬的資源

查看Deployment

kubectl get deployment -l k8s-app=kube-dns -n kube-system

預期輸出：

NAME      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
coredns   2/2     2            2           1h

查看Service

kubectl get service -n kube-system kube-dns

預期輸出：

NAME       TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
kube-dns   ClusterIP   172.**.**.**   <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   1h

下面的樣本中，處於default命名空間的Pod嘗試訪問database-svc，經歷了以下流程：

Pod查看/etc/resolv.conf設定檔，確定了DNS伺服器的IP為172.0.XX.XX，這是kube-dns的ClusterIP。樣本設定檔內容如下。

nameserver 172.0.XX.XX                                              # 定義DNS伺服器的IP地址。
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local    # 設定網域名稱的尋找尾碼規則，尋找配置越多，說明網域名稱解析尋找匹配次數越多。
options ndots:5                                                     # 定義網域名稱解析設定檔選項，支援多個KV值。

Pod向kube-dns發起DNS查詢，它會以search中的值作為尾碼發起查詢，即依次嘗試查詢：
1. database-svc.default.svc.cluster.local（與Pod同一命名空間的Service）
2. database-svc.svc.cluster.local（其他命名空間的Service）
3. database-svc.cluster.local（叢集範圍內的網域名稱）
4. database-svc（叢集外網域名稱）
CoreDNS Pod返回結果，對應的IP為172.4.XX.XX。
Pod使用此IP訪問目標服務database-svc。
如果請求的是叢集外網域名稱，例如VPC網域名稱、公網網域名稱等，CoreDNS Pod將向上遊DNS服務發起查詢。
重要
請勿修改節點DNS Server配置，因為CoreDNS預設繼承所在節點的上遊DNS服務地址。
CoreDNS的配置儲存於kube-system命名空間中的coredns配置項。預設配置中的forward指向/etc/resolv.conf，表示需要向上遊DNS服務查詢時，使用CoreDNS容器/etc/resolv.conf中儲存的DNS Server地址，而CoreDNS的/etc/resolv.conf預設與所在節點的/etc/resolv.conf相同，節點預設儲存的DNS Server地址為100.100.2.136和100.100.2.138。如果修改節點的DNS Server配置，會導致CoreDNS使用錯誤的上遊DNS服務地址，導致解析失敗或結果不符合預期。
```
    .:53 {
        ...
        forward . /etc/resolv.conf {
          prefer_udp
        }
        ...
    }
```

CoreDNS託管版

CoreDNS託管版的工作原理與非託管CoreDNS相同，但由ACK託管。CoreDNS託管版不佔用叢集資源，也無需您自行營運，同時會按照負載自動執行Auto Scaling，CoreDNS託管版的效能說明請參見CoreDNS託管版效能說明。

ACK智能託管模式支援CoreDNS託管版。如需使用ACK智能託管模式，請參見建立ACK託管叢集（智能託管模式）。

NodeLocal DNSCache

NodeLocal DNSCache會在每個Worker節點配置DNS緩衝，可以降低CoreDNS的壓力，提升叢集DNS的穩定性和可用性。我們總是建議您在叢集下安裝該組件，提升DNS 解析的穩定性。您可參見使用NodeLocal DNSCache組件安裝並使用組件。

下面的樣本中，在安裝了NodeLocal DNSCache且給default命名空間打上node-local-dns-injection: "enabled"標籤後，處於default命名空間的Pod嘗試訪問database-svc，經歷了以下流程：

Pod會首先查看所在節點的DNS緩衝。
根據節點DNS緩衝是否命中，此時會分為兩種情況：
1. 快取命中，即節點DNS緩衝中有database-svc記錄，則緩衝返回結果，Pod使用結果訪問服務。
2. 緩衝未命中，即節點DNS緩衝中沒有database-svc記錄，則仍舊通過CoreDNS擷取結果。從CoreDNS擷取的結果將同步到節點DNS緩衝以便後續使用。

叢集DNS配置

叢集中的DNS配置可分為下列三個維度，它們分別作用於不同的範圍。

叢集配置（全域）

ClusterDomain是每個節點的kubelet配置，但是在整個叢集內所有節點的kubelet中都應保持一致，否則會出現網路錯誤。

ClusterDomain
ClusterDomain是叢集本地頂級網域名稱，即叢集中所有Service完整網域名稱的預設尾碼，預設為cluster.local。ClusterDomain配置通常用於區分叢集內網路與叢集外網路。在建立叢集時，您可對ClusterDomain自訂，請注意不要與您常用的外部網域名稱重合。

節點配置

resolveConf
resolveConf指定節點上 DNS 設定檔的路徑。當 Pod 的 dnsPolicy 為 Default 時，kubelet 會將 resolveConf 指定的檔案（預設 /etc/resolv.conf）複製到 Pod 的 /etc/resolv.conf 中。

Pod配置

每個Pod都有兩個配置：dnsPolicy及dnsConfig，您可通過它們為Pod自訂DNS策略。dnsPolicy定義Pod的DNS解析策略，dnsConfig 用於自訂 DNS 伺服器和搜尋域。請參見DNS策略配置和網域名稱解析說明，瞭解如何結合情境使用dnsPolicy與dnsConfig。