K8s 中的 CoreDNS 组件

在 Kubernetes 集群中，服务发现是核心功能之一，而 CoreDNS 作为 Kubernetes 集群的 DNS 解析组件，承担着内部域名解析的重要职责。本文将详细介绍 CoreDNS 的工作原理、配置方式以及实际应用场景。

一、Kubernetes 服务发现方式

Kubernetes 提供了两种主要的服务发现方式：

• 基于环境变量的方式
• 基于内部域名的方式

在实际应用中，基于内部域名的方式更为常用。自 Kubernetes 1.11 版本起，kubeadm 已经使用 CoreDNS 替代了官方的 kubedns 作为默认的 DNS 解析组件。

二、Kubernetes 域名解析原理

当在 Kubernetes 中通过域名访问服务时，例如服务 A 访问服务 B，同一 Namespace 下可直接使用curl b，跨 Namespace 则需要使用curl b.default这样的形式。这背后的原理与容器内的resolv.conf文件配置密切相关。

容器内的/etc/resolv.conf文件通常包含以下内容：

shell

cat /etc/resolv.conf nameserver 10.10.0.3 search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local options ndots:5

其中：

• nameserver指向的是 CoreDNS Service 的 ClusterIP（虚拟 IP）
• search定义了域名搜索路径
• options ndots:5设定了触发搜索的域名点数阈值

当 Pod 的 DNS 策略为ClusterFirst时，所有域名解析（包括内部和外部域名）都会经过 CoreDNS 处理。

三、Pod DNS 策略

Kubernetes 中 Pod 的 DNS 策略有四种类型：

1. Default：Pod 继承所在主机的 DNS 配置
2. ClusterFirst：K8s 默认设置，先在集群的 CoreDNS 中查询，查不到再使用主机的上游 DNS

   yaml

   dnsPolicy: ClusterFirst

3. ClusterFirstWithHostNet：对于使用 hostNetwork 的 Pod，DNS 配置规则与 ClusterFirst 一致
4. None：忽略 K8s 环境的 DNS 配置，仅使用 Pod 的 dnsConfig 设置

   yaml

   dnsPolicy: "None" dnsConfig: nameservers: - 114.114.114.114 searches: - default.svc.cluster.local options: - name: ndots value: "5"

四、CoreDNS 解析规则

每个 Pod 中的/etc/resolv.conf文件定义了 DNS 查询规则，以下是一个示例配置：

shell

[root@mypod /]# cat etc/resolv.conf search default.svc.test.com svc.test.com test.com nameserver 169.254.25.10 options ndots:5

关键配置解析

1. nameserver：集群中的 DNS 服务器 IP，通常是 CoreDNS 的 ClusterIP

2. search：域名搜索域，解析时会将查询的域名依次与这些域组合进行查询。例如查询 "nginx" 时，会按以下顺序尝试：

   plaintext

   nginx.default.svc.test.com. -> nginx.svc.test.com. -> nginx.test.com.

3. options ndots：定义触发搜索的域名点数阈值（默认为 5）：

   • 当查询的域名包含的点 "." 小于 5 时，先走 search 域，再用绝对域名
   • 当查询的域名包含点数大于或等于 5 时，先用绝对域名，再走 search 域

   例如：

   • 访问a.b.c.e.f.g（6 个点）时：

     plaintext

     a.b.c.e.f.g. -> a.b.c.e.f.g.default.svc.test.com. -> ...

   • 访问a.b.c.e.（4 个点）时：

     plaintext

     a.b.c.e.default.svc.test.com. -> a.b.c.e.svc.test.com. -> ... -> a.b.c.e.

五、Pod 之间的通信方式

1. 通过 Service 名称通信

在 Kubernetes 中，Pod 之间通过 Service 访问时，会经过 DNS 域名解析获取 IP 地址。Kubernetes 服务的完整域名格式为：<service-name>.<namespace>.svc.test.com

示例：部署一个名为nginx-svc的 Service：

yaml

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx labels: app: nginx spec: replicas: 1 selector: matchLabels: app: nginx template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: docker.io/library/nginx:latest ports: - containerPort: 80 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-svc spec: selector: app: nginx ports: - port: 80 protocol: TCP targetPort: 80 type: ClusterIP

在其他 Pod 中访问该服务：

shell

[root@mypod /]# ping nginx-svc PING nginx-svc.default.svc.test.com (10.10.23.221) 56(84) bytes of data. 64 bytes from nginx-svc.default.svc.test.com (10.10.23.221): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.152 ms

跨 Namespace 访问时需要指定 Namespace：

shell

[root@mypod /]# ping harbor-core.harbor PING harbor-core.harbor.svc.test.com (10.10.30.184) 56(84) bytes of data. 64 bytes from harbor-core.harbor.svc.test.com (10.10.30.184): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.095 ms

2. 通过 hostname 和 subdomain 通信

可以通过spec.hostname和spec.subdomain字段自定义 Pod 的主机名和子域名：

yaml

apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: nginx labels: app: web spec: hostname: nginx subdomain: subdomain-test containers: - name: nginx image: docker.io/library/nginx:latest --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: subdomain-test spec: selector: app: web ports: - port: 80 targetPort: 80

其他 Pod 可以通过nginx.subdomain-test访问该 Pod：

shell

[root@mypod /]# ping nginx.subdomain-test PING nginx.subdomain-test.default.svc.test.com (10.10.92.25) 56(84) bytes of data. 64 bytes from nginx.subdomain-test.default.svc.test.com (10.10.92.25): icmp_seq=1 ttl=62 time=1.91 ms

六、CoreDNS 配置文件（Corefile）

CoreDNS 采用插件化架构，其配置文件为 Corefile，存储在 kube-system 命名空间的 coredns ConfigMap 中。

默认配置

yaml

apiVersion: v1 data: Corefile: | .:53 { errors health { lameduck 5s } ready kubernetes test.com in-addr.arpa ip6.arpa { pods insecure fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa ttl 30 } prometheus :9153 forward . /etc/resolv.conf { max_concurrent 1000 } cache 30 loop reload loadbalance } kind: ConfigMap metadata: name: coredns namespace: kube-system

配置解析

1. 基础插件：errors（错误日志）、health（健康监测）等
2. kubernetes 插件：处理 Kubernetes 内部域名解析
   • test.com：指定集群域名后缀
   • pods insecure：允许查询 Pod IP 对应的域名
   • ttl 30：设置 DNS 记录的 TTL 为 30 秒
3. forward 插件：将非集群内部域名转发到/etc/resolv.conf中配置的 DNS 服务器
4. 其他插件：
   • prometheus：提供监控指标
   • cache：启用缓存（30 秒）
   • loop：检测转发循环
   • reload：允许配置自动更新
   • loadbalance：提供简单的负载均衡

七、添加外部域名解析

通过修改 CoreDNS 配置，可以添加外部域名的解析规则：

1. 获取当前配置：

   shell

   kubectl get cm coredns -n kube-system -o yaml > coredns-configmap.yaml

2. 编辑配置，添加 hosts 插件：

   yaml

   data: Corefile: | .:53 { errors health { lameduck 5s } ready kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa { pods insecure fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa } hosts { 10.151.30.11 git.k8s.local fallthrough } prometheus :9153 forward . /etc/resolv.conf { max_concurrent 1000 } cache 30 loop reload loadbalance }

3. 应用配置：

   shell

   kubectl apply -f coredns-configmap.yaml

4. 重启 CoreDNS Pod：

   shell

   kubectl delete pod -n kube-system -l k8s-app=kube-dns

5. 验证配置：

   shell

   [root@k8s-master ~]# dig @10.96.0.10 git.k8s.local ; <<>> DiG 9.11.36-RedHat-9.11.36-14.el8_10 <<>> @10.96.0.10 git.k8s.local ; (1 server found) ;; global options: +cmd ;; Got answer: ;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 51965 ;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1 ;; QUESTION SECTION: ;git.k8s.local. IN A ;; ANSWER SECTION: git.k8s.local. 30 IN A 10.151.30.11

通过以上配置，Kubernetes 集群内的 Pod 就可以解析自定义的外部域名了。