kubernetes中部署DNS 頂原薦

先吐槽一下，最近研究k8s的dns,看了很多相關博客，發現很多都是一樣的內容，大部分都是轉載或者copy，也不驗證一下就發出來，給我無形中挖了很多坑。再次先譴責一下這些人！
開始正題！
使用場景：ubuntu16.04, kubernetes1.4及以上，集羣沒有搭建CA等認證！其他場景僅作參考！

1.爲什麼要部署DNS

kubernetes 提供了 service 的概念可以通過 VIP（Service IP 是 virtual IP(VIP)）訪問 pod 提供的服務，但是在使用的時候還有一個問題：怎麼知道某個應用的 VIP？比如我們有兩個應用，一個 app，一個是 db，每個應用使用 rc或deployment進行管理，並通過 service 暴露出端口提供服務。app 需要連接到 db 應用，我們只知道 db 應用的名稱，但是並不知道它的 VIP 地址。這就涉及到了==服務發現==的問題了。

針對以上問題，k8s提供了三種==服務發現==的方法：

方法1.通過kubernetes 提供的 API 查詢

該方法較爲簡單，但問題較多。首先每個應用都要在啓動的時候編寫查詢依賴服務的邏輯，這本身就是重複和增加應用的複雜度；其次這也導致應用需要依賴 kubernetes，不能夠單獨部署和運行（當然如果通過增加配置選項也是可以做到的，但這又是增加複雜度）。

方法2.環境變量

K8S默認支持，這一方法是參照docker的。每個 pod 啓動時候，k8s會將之前存在的所有服務的 IP 和 port 信息通過環境變量的形式寫入到新啓動的pod中，這樣 pod中的應用可以通過讀取環境變量來獲取依賴服務的地址信息。但是有個很大的問題：依賴的服務必須在 pod 啓動之前就存在，不然就不會出現在環境變量中。

方法3.DNS（最理想的方案）

應用只需要知道服務的具體名字，不需要關心服務的實際的 ip 地址，中間的==服務名--IP==轉換由DNS自動完成。名字和 ip 之間的轉換就是 DNS 系統的功能。

2.DNS 版本介紹

DNS 服務不是獨立的系統服務，而是一種 ==addon== ，作爲==插件==來安裝的，不是 kubernetes 集羣必須的（==但是非常推薦安裝==）。可以把它看做運行在集羣上的應用，只不過這個應用比較特殊而已。目前常用的DNS配置方式有兩種，在 1.3 之前使用 etcd + kube2sky + skydns + exechealthz的方式，在 1.3 之後可以使用 kubedns + dnsmasq +sidecar 的方式。

下面對這些組件功能進行介紹

1.3版本前

etcd: DNS存儲
kube2sky: 通過K8S API監視Service資源的變化，將service註冊到etcd
skydns: 提供DNS域名解析服務，爲集羣中的Pod提供DNS查詢服務
exechealthz: 提供對skydns服務的健康檢查功能

架構圖

1.3版本後

kubedns：通過K8S API監視Service資源的變化，並使用樹形結構在內存中保存DNS記錄
dnsmasq：提供DNS域名解析服務，爲集羣中的Pod提供DNS查詢服務
exechealthz：提供對kubedns和dnsmasq兩個服務的健康檢查功能，更加完善

架構圖

從中可以看出kubedns替代了 etcd和 kube2sky這兩個功能，爲dnsmasq提供查詢服務，使用樹形結構在內存中保存DNS記錄

dnsmasq在kube-dns插件中的作用：通過kubedns容器獲取DNS規則，在集羣中提供DNS查詢服務提供DNS緩存，提高查詢性能降低kubedns容器的壓力、提高穩定性

3.搭建DNS

網上有很多搭建的教程，本人一一嘗試！發現都沒成功！很尷尬！可能是因爲k8s版本不同或k8s集羣搭建方式不同，又或者是引入了ServiceAccount 、token和認證等模塊。此處就不詳細介紹。通過本人不懈努力(請允許我裝個B..)，終於實現了一個精簡版DNS方案：kubedns + dnsmasq + exechealthz，具體的yaml文件可點擊這裏查看。

廢話不多說，直接上內容！

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.

其中的鏡像由於被牆，所以直接被我替換成了本人阿里雲上的鏡像，可以直接下載使用，其中- --kube_master_url=http://192.168.122.10:8080 中的IP記得換成自己的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

其中將clusterIP: 192.168.3.10 中的ip換成你實際定義的dns集羣ip。

創建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.驗證dns是否有效

通過啓動一個帶有nslookup工具的busybox來驗證DNS服務是否能夠正常工作：

busybox.yaml

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

啓動

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

pod成功運行後，通過kubectl exec <容器Id> nslookup進行測試

$ 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！

如果測試的服務的命名空間不是default,那麼一定要加上命名空間，不然會報下面的錯誤

$ 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

加上命名空間後

$ 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.實際搭建截圖

創建成功圖

驗證成功圖

可能的問題

聲明！以上內容純屬個人原創！轉載請標註出處，謝謝！

如果本文有幫助到你，希望能動動小手點個贊。如有錯誤請多指正！如有雷同！純屬巧合！

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