Kubernetes 集群内 DNS 配置详解
Kubernetes 集群内 DNS 配置详解
在Kubernetes集群中，DNS配置是确保服务间通信的关键环节。本文将深入探讨Kubernetes集群内的DNS工作原理，帮助读者理解Pod的DNS配置文件是如何生成的，以及kubelet在其中扮演的角色。
DNS 简介
在互联网早期，随着连接设备数量的增加，IP 地址的管理与记忆变得越来越复杂。为了简化网络资源的访问，DNS（Domain Name System）应运而生。DNS的核心作用是将用户可读的域名（如 www.example.com）解析为对应的 IP 地址（如 93.184.215.34），从而使用户无需记忆复杂的数字串，便能轻松访问全球各地的网络资源。DNS是一种应用层协议，与HTTP(S)等协议同属OSI网络模型中的最高层。它依赖于client-server模型进行工作，客户端向DNS服务器发出查询请求，服务器返回对应的IP地址。传统的DNS通过UDP或TCP传输，随着互联网安全需求的提升，DNS over TLS、DNS over HTTPS (DoH)、DNS over QUIC等新协议也相继推出，以增强数据隐私和安全性。要实现DNS查询，客户端需要知道DNS服务器地址，而这些信息通常配置在客户端的/etc/resolv.conf文件中。这个文件记录了DNS服务器的IP地址以及查询时的附加选项。接下来我们会详细探讨Kubernetes集群内的/etc/resolv.conf文件和相关的kubelet配置。
K8S DNS 配置详解
在Kubernetes中，每个Pod都拥有一个由kubelet自动生成的/etc/resolv.conf文件，文件内容一般如下：
nameserver 10.96.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
其中：
nameserver：指定了DNS server的集群内IP地址，DNS server早期使用的是kube-dns，现在则基本是CoreDNS。如果nameserver设置了多个地址，则表示前一个地址无响应时依次向下一个地址发起DNS查询。
search：定义了DNS查询时的域名后缀补全顺序。
options ndots:5：这个选项规定域名中至少有5个.才会被认为是FQDN完全限定域名。如果查询的域名中点的数量不足，则会根据search补全后缀。例如，查询mysvc时，其会被补全为mysvc.default.svc.cluster.local.，最后真正请求的是补全后的域名。
/etc/resolv.conf文件是由kubelet在Pod启动时为每个Pod自动生成的。Kubelet的配置（早期通过命令行参数的形式，后面则调整为了配置文件）决定了Pod中/etc/resolv.conf的具体内容，具体关联如下：
--cluster-dns或clusterDNS：指定集群内DNS服务器的IP地址，映射到/etc/resolv.conf中的nameserver。
--cluster-domain或clusterDomain：用于配置集群的默认域名后缀（如cluster.local），映射到/etc/resolv.conf中的search。
options ndots:5这一项则在kubelet代码中写死了，参考kubelet源码。
补充说明：search default.svc.cluster.local ...是kubelet的默认规则，对应
此外，Pod的DNS行为也受dnsPolicy和dnsConfig这两个配置的影响。dnsPolicy决定Pod使用哪种DNS策略。有以下四种取值：
Default：虽然名字叫default但并不是默认选型，此时pod的/etc/resolv.conf使用所在node节点的配置，而该配置又通过kubelet的配置项resolvConf指定。
ClusterFirst：默认选项，使用集群内的DNS server进行域名解析。
ClusterFirstWithHostNet：当pod使用hostNetwork时应该设置此项。
None：忽略此前DNS设置，具体配置完全由dnsConfig决定。
dnsConfig自定义pod的/etc/resolv.conf，例如：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
namespace: default
name: dns-example
spec:
containers:
- name: test
image: nginx
dnsPolicy: "None"
dnsConfig: # 自定义 pod 的 /etc/resolv.conf
nameservers:
- 192.0.2.1
searches:
- ns1.svc.cluster-domain.example
- my.dns.search.suffix
options:
- name: ndots
value: "2"
总结
DNS是client-server请求-响应模型，日常所说的公网的DNS被称为global DNS，而像kubernetes集群内的DNS则是private DNS。在Kubernetes集群中，Pod的DNS设置由kubelet管理，所有的DNS查询首先由集群内的DNS服务器（通常是CoreDNS）处理。Pod的/etc/resolv.conf文件内容则由kubelet的配置以及Pod的dnsPolicy和dnsConfig设置决定。掌握这些配置项的含义与用法，对于在Kubernetes集群中进行DNS问题排查和优化至关重要。
参考资料：