kubernetes的timeout问题

kubernetes+alpine+php特别容易出现访问外网/解析外网地址的时候出现超时的问题.

原因

docker容器访问外网的时候,整个完整路径是这样的.

容器-->主机-->外网-->主机-->容器

容器到主机之间的流量要经过源地址转换(SNAT)才能顺利流通.

SNAT就像是一个搬运工,把砖(流量)从容器搬到主机

如果一个主机上面运行多个容器,并发访问外网(特别是PHP这种没有连接池的)时向系统申请可用端口(nf_nat_l4proto_unique_tuple),不可用时+1,然后再申请,再校验.这个过程一多,最终就会导致寻址超时.

说白了是个系统内核问题.

详细的解释见

记一次Docker/Kubernetes上无法解释的连接超时原因探寻之旅

解决方案

最优解

节点升级到 5.1的Linux内核.

iptables升级到1.6.2以上

用基于IPVS模式,尽量少做SNAT/DNAT,支持随机端口SNAT的网络插件启动kubernetes

或者用绕过SNAT的网络插件插件方案,比如阿里云的terway.但这个插件跟阿里云绑定得比较深入,需要每台机器额外购买一个弹性网卡.

次优解

用ds部署name sever,所有节点的DNS解析走节点上的name server,通过最小程度的SNAT+dns cache缓解此类问题.

伪解决方案(不能解决根本问题)

默认的pod的/etc/resolv.conf一般长这样

sh-4.2# cat /etc/resolv.conf
nameserver <kube-dns-vip>
search <namespace>.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local localdomain
options ndots:5

这个配置的意思是，默认nameserver指向kube-dns/core-dns,所有查询中，如果.的个数少于5个，则会根据search中配置的列表依次搜索,如果没有返回，则最后再直接查询域名本
身。ndots就是n个.(dots)的意思

举个例子

sh-4.2# host -v baidu.com
Trying "baidu.com.<namespace>.svc.cluster.local"
Trying "baidu.com.svc.cluster.local"
Trying "baidu.com.cluster.local"
Trying "baidu.com.localdomain"
Trying "baidu.com"
......

重开socket

        lifecycle:
          postStart:
            exec:
              command:
              - /bin/sh
              - -c 
              - "/bin/echo 'options single-request-reopen' >> /etc/resolv.conf"

设置重开socket是规避容器并发A,AAAA查询

2级域名直接走上层解析

参考kubernetes 使用基于 alpine 镜像无法正常解析外网DNS 做的

直接运行 sed -i 's/options ndots:5/#options ndots:5/g' /etc/resolv.conf 会报错

alpine的echo命令会吞换行符，而resolv.conf格式不对DNS解析会报错

  dnsConfig:
    options:
      - name: ndots
        value: "2"
      - name: single-request-reopen

去掉了options ndots:5，变会默认值1，这样的话，容器内部直接访问还是没问题的，走search列表，<svc>.<namespace>.svc.cluster.local，还是能够访问。

而解析Google.com，实际上是解析Google.com.,.的数量超过1个，这时不走search列表，直接用上层DNS

综上所述，去掉ndots/ndots设为1 降低了频繁DNS查询的可能性。对于外网IP的解析有“奇效”。

但如果该主机运行其他容器(这不废话吗,一个节点不跑多个容器那还用啥kubernetes),其他容器也会并发地请求,SNAT的问题还是会出现，所以说修改/etc/resolv.conf文件并不能解决根本问题

歪门邪道1

          lifecycle:
            postStart:
              exec:
                command:
                - /bin/sh
                - -c 
                - "head -n 2 /etc/resolv.conf > /etc/temp.conf;cat /etc/temp.conf > /etc/resolv.conf;rm -rf /etc/temp.conf"

歪门邪道2

      initContainers:
      - name: alpine
        image: alpine
        command:
         - /bin/sh
         - -c 
         - "head -n 2 /etc/resolv.conf > /etc/temp.conf;cat /etc/temp.conf > /etc/resolv.conf;rm -rf /etc/temp.conf"

衍生的问题

DNAT

容器访问clusterIP(因为是虚拟IP所以需要DNAT)也有可能出现这类超时的问题

注意Virtual domain的问题

non-headservice的域名格式是<svc>.<namespace>.svc.cluster.local

如果我们容器直接访问<svc>.<namespace>.svc.cluster.local,因为默认DNS设置的问题，解析的次数反而更多。正确的方式是访问<svc>

例子：假设test下面有个s的svc

host -v s 
# 解析1次
host -v s.test.svc.cluster.local
# 解析4次

所以，访问同namespace其他svc，直接用svc名去访问即可，没必要装逼使用<svc>.<namespace>.svc.cluster.local这种格式。

其他知识

dns记录类型

1. A记录：地址记录，用来指定域名的IPv4地址（如：8.8.8.8），如果需要将域名指向一个IP地址，就需要添加A记录。
2. CNAME： 如果需要将域名指向另一个域名，再由另一个域名提供ip地址，就需要添加CNAME记录。
3. TXT：在这里可以填写任何东西，长度限制255。绝大多数的TXT记录是用来做SPF记录（反垃圾邮件）。
4. NS：域名服务器记录，如果需要把子域名交给其他DNS服务商解析，就需要添加NS记录。
5. AAAA：用来指定主机名（或域名）对应的IPv6地址（例如：ff06:0:0:0:0:0:0:c3）记录。
6. MX：如果需要设置邮箱，让邮箱能收到邮件，就需要添加MX记录。
7. 显性URL：从一个地址301重定向到另一个地址的时候，就需要添加显性URL记录（注：DNSPod目前只支持301重定向）。
8. 隐性URL：类似于显性URL，区别在于隐性URL不会改变地址栏中的域名。
9. SRV：记录了哪台计算机提供了哪个服务。格式为：服务的名字、点、协议的类型，例如：_xmpp-server._tcp。

用到的命令

安装方法：

  yum install -y bind-utils
  sudo apt-get install -y dnsutils
  apk add bind-tools

dig

dig +trace +ndots=5 +search $host

host

host -v $host

参考链接:

1. iptables中DNAT、SNAT和MASQUERADE的理解
2. linux根文件系统 /etc/resolv.conf 文件详解
3. kube-dns per node #45363
4. DNS intermittent delays of 5s #56903
5. /etc/resolv.conf
6. /etc/resolv.conf search和ndots配置
7. DNS for Services and Pods