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kubernetes中部署DNS

简介: 先吐槽一下,最近研究k8s的dns,看了很多相关博客,发现很多都是一样的内容,大部分都是转载或者copy,也不验证一下就发出来,给我无形中挖了很多坑。再次先谴责一下这些人! 开始正题! 使用场景:ubuntu16.
  • 先吐槽一下,最近研究k8s的dns,看了很多相关博客,发现很多都是一样的内容,大部分都是转载或者copy,也不验证一下就发出来,给我无形中挖了很多坑。再次先谴责一下这些人! 

  • 开始正题!

  • 使用场景:ubuntu16.04, kubernetes1.4及以上, 集群没有搭建CA等认证!其他场景仅作参考!

1.为什么要部署DNS

kubernetes 提供了 service 的概念可以通过 VIP(Service IP 是 virtual IP(VIP)) 访问 pod 提供的服务,但是在使用的时候还有一个问题:怎么知道某个应用的 VIP?比如我们有两个应用,一个 app,一个 是 db,每个应用使用 rc或deployment进行管理,并通过 service 暴露出端口提供服务。app 需要连接到 db 应用,我们只知道 db 应用的名称,但是并不知道它的 VIP 地址。这就涉及到了==服务发现==的问题了。

  • 针对以上问题,k8s提供了三种==服务发现==的方法:

方法1.通过kubernetes 提供的 API 查询

该方法较为简单,但问题较多。首先每个应用都要在启动的时候编写查询依赖服务的逻辑,这本身就是重复和增加应用的复杂度;其次这也导致应用需要依赖 kubernetes,不能够单独部署和运行(当然如果通过增加配置选项也是可以做到的,但这又是增加复杂度)。

方法2.环境变量

K8S默认支持,这一方法是参照docker的。每个 pod 启动时候,k8s会将之前存在的所有服务的 IP 和 port 信息通过环境变量的形式写入到新启动的pod中,这样 pod中的应用可以通过读取环境变量来获取依赖服务的地址信息。但是有个很大的问题:依赖的服务必须在 pod 启动之前就存在,不然就不会出现在环境变量中。

方法3.DNS(最理想的方案)

应用只需要知道服务的具体名字,不需要关心服务的实际的 ip 地址,中间的==服务名--IP==转换由DNS自动完成。名字和 ip 之间的转换就是 DNS 系统的功能。

2.DNS 版本介绍

DNS 服务不是独立的系统服务,而是一种 ==addon== ,作为==插件==来安装的,不是 kubernetes 集群必须的(==但是非常推荐安装==)。可以把它看做运行在集群上的应用,只不过这个应用比较特殊而已。 目前常用的DNS配置方式有两种,在 1.3 之前使用 etcd + kube2sky + skydns + exechealthz的方式,在 1.3 之后可以使用 kubedns + dnsmasq +sidecar 的方式。

下面对这些组件功能进行介绍

  • 1.3版本前
  1. etcd: DNS存储
  2. kube2sky: 通过K8S API监视Service资源的变化,将service注册到etcd
  3. skydns: 提供DNS域名解析服务,为集群中的Pod提供DNS查询服务
  4. exechealthz: 提供对skydns服务的健康检查功能

架构图

输入图片说明

  • 1.3版本后
  1. kubedns: 通过K8S API监视Service资源的变化,并使用树形结构在内存中保存DNS记录
  2. dnsmasq: 提供DNS域名解析服务,为集群中的Pod提供DNS查询服务
  3. exechealthz: 提供对kubedns和dnsmasq两个服务的健康检查功能,更加完善

架构图

输入图片说明

从中可以看出kubedns替代了 etcd和 kube2sky这两个功能,为dnsmasq提供查询服务,使用树形结构在内存中保存DNS记录

dnsmasq在kube-dns插件中的作用: 通过kubedns容器获取DNS规则,在集群中提供DNS查询服务 提供DNS缓存,提高查询性能 降低kubedns容器的压力、提高稳定性

3.搭建DNS

网上有很多搭建的教程,本人一一尝试!发现都没成功!很尴尬!可能是因为k8s版本不同或k8s集群搭建方式不同,又或者是引入了ServiceAccount 、token和认证等模块。此处就不详细介绍。 通过本人不懈努力(请允许我装个B..),终于实现了一个精简版DNS方案:kubedns + dnsmasq + exechealthz,具体的yaml文件可点击这里查看。

废话不多说,直接上内容!

dns-rc.yaml

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
 name: kube-dns-v15
 namespace: kube-system
 labels:
 k8s-app: kube-dns
 version: v15
 kubernetes.io/cluster-service: "true"
spec:
 replicas: 1
 selector:
 k8s-app: kube-dns
 version: v15
 template:
 metadata:
 labels:
 k8s-app: kube-dns
 version: v15
 kubernetes.io/cluster-service: "true"
 spec:
 containers:
 - name: kubedns
 image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sjq-k8s/kubedns-amd64:1.5
 resources:
 # TODO: Set memory limits when we've profiled the container for large # clusters, then set request = limit to keep this container in # guaranteed class. Currently, this container falls into the # "burstable" category so the kubelet doesn't backoff from restarting it.
 limits:
 cpu: 100m
 memory: 200Mi
 requests:
 cpu: 100m
 memory: 100Mi
 livenessProbe:
 httpGet:
 path: /healthz
 port: 8080
 scheme: HTTP
 initialDelaySeconds: 60
 timeoutSeconds: 5
 successThreshold: 1
 failureThreshold: 5
 readinessProbe:
 httpGet:
 path: /readiness
 port: 8081
 scheme: HTTP
 # we poll on pod startup for the Kubernetes master service and # only setup the /readiness HTTP server once that's available.
 initialDelaySeconds: 30
 timeoutSeconds: 5
 args:
 # command = "/kube-dns"
 - --kube_master_url=http://192.168.122.10:8080
 - --domain=cluster.local.
 - --dns-port=10053
 ports:
 - containerPort: 10053
 name: dns-local
 protocol: UDP
 - containerPort: 10053
 name: dns-tcp-local
 protocol: TCP
 - name: dnsmasq
 image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sjq-k8s/dnsmasq:1.1
 args:
 - --cache-size=1000
 - --no-resolv
 - --server=127.0.0.1#10053
 ports:
 - containerPort: 53
 name: dns
 protocol: UDP
 - containerPort: 53
 name: dns-tcp
 protocol: TCP
 - name: healthz
 image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sjq-k8s/exechealthz-amd64:1.0
 resources:
 # keep request = limit to keep this container in guaranteed class
 limits:
 cpu: 10m
 memory: 20Mi
 requests:
 cpu: 10m
 memory: 20Mi
 args:
 - -cmd=nslookup kubernetes.default.svc.cluster.local 127.0.0.1 >/dev/null
 - -port=8080
 ports:
 - containerPort: 8080
 protocol: TCP
 dnsPolicy: Default # Don't use cluster DNS. 

其中的镜像由于被墙,所以直接被我替换成了本人阿里云上的镜像,可以直接下载使用, 其中- --kube_master_url=http://192.168.122.10:8080 中的IP记得换成自己的master ip和port

dns-svc.yaml

apiVersion: v1 kind: Service metadata:
 name: kube-dns
 namespace: kube-system
 labels:
 k8s-app: kube-dns
 kubernetes.io/cluster-service: "true"
 kubernetes.io/name: "KubeDNS" spec:
 selector:
 k8s-app: kube-dns
 clusterIP: 192.168.3.10 
 ports:
 - name: dns
 port: 53
 protocol: UDP
 - name: dns-tcp
 port: 53
 protocol: TCP

其中将clusterIP: 192.168.3.10 中的ip换成你实际定义的dns集群ip。

创建rc和service

$ kubectl create -f skydns-rc.yaml 
replicationcontroller "kube-dns-v15" created
$ kubectl create -f skydns-svc.yaml 
service "kube-dns" created

查看是否running

$ kubectl get pod -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-dns-v15-32902 3/3 Running 0 2m
$ $ kubectl get svc -n kube-system
NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kube-dns 192.168.3.10 <none> 53/UDP,53/TCP 7m

4.验证dns是否有效

通过启动一个带有nslookup工具的busybox来验证DNS服务是否能够正常工作:

busybox.yaml

apiVersion: v1 kind: Pod metadata:
 name: busybox
 namespace: default
spec:
 containers:
 - image: busybox
 command:
 - sleep
 - "3600"
 imagePullPolicy: IfNotPresent
 name: busybox
 restartPolicy: Always

启动

$ kubectl create -f busybox.yaml 
pod "busybox" created

pod成功运行后,通过kubectl exec <容器Id> nslookup进行测试

$ kubectl exec busybox -- nslookup kubernetes
Server: 192.168.3.10
Address 1: 192.168.3.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name: kubernetes
Address 1: 192.168.3.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

成功!

如果测试的服务的命名空间不是default,那么一定要加上命名空间,不然会报下面的错误

$ kubectl exec busybox -- nslookup kube-dns
nslookup: can't resolve 'kube-dns'
Server: 192.168.3.10
Address 1: 192.168.3.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

加上命名空间后

$ kubectl exec busybox -- nslookup kube-dns.kube-system
Server: 192.168.3.10
Address 1: 192.168.3.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name: kube-dns.kube-system
Address 1: 192.168.3.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

5.实际搭建截图

创建成功图

创建成功图

验证成功图

验证成功图

可能的问题

可能的问题

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