更新时间:2024-10-14 GMT+08:00

工作负载DNS配置说明

Kubernetes集群内置DNS插件Kube-DNS/CoreDNS,为集群内的工作负载提供域名解析服务。业务在高并发调用场景下,如果使用到域名解析服务,可能会触及到Kube-DNS/CoreDNS的性能瓶颈,导致DNS请求概率失败,影响用户业务正常运行。在Kubernetes使用的过程中,发现有些场景下工作负载的域名解析存在冗余的DNS查询,使得高并发场景更容易触及DNS的性能瓶颈。根据业务使用场景,对工作负载的DNS配置进行优化,能够在一定程度上减少DNS请求概率失败的问题。

更多DNS相关信息请参见CoreDNS域名解析

DNS配置项说明

在Linux系统的节点或者容器里执行cat /etc/resolv.conf命令,能够查看到DNS配置,以Kubernetes集群的容器DNS配置为例:
nameserver 10.247.x.x
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
配置项说明:
  • nameserver:容器解析域名时查询的DNS服务器的IP地址列表。如果设置为10.247.x.x说明DNS对接到Kube-DNS/CoreDNS,如果是其他IP地址,则表示采用云上DNS或者用户自建的DNS。
  • search:定义域名的搜索域列表,当访问的域名不能被DNS解析时,会把该域名与搜索域列表中的域依次进行组合,并重新向DNS发起请求,直到域名被正确解析或者尝试完搜索域列表为止。对于CCE集群来说,容器的搜索域列表配置3个域,当解析一个不存在的域名时,会产生8次DNS查询,因为对于每个域名需要查询两次,分别是IPv4和IPv6。
  • options:定义域名解析配置文件的其他选项,常见的有timeout、ndots等等。

    Kubernetes集群容器的域名解析文件设置为options ndots:5,该参数的含义是当域名的“.”个数小于ndots的值,会先把域名与search搜索域列表进行组合后进行DNS查询,如果均没有被正确解析,再以域名本身去进行DNS查询。当域名的“.”个数大于或者等于ndots的值,会先对域名本身进行DNS查询,如果没有被正确解析,再把域名与search搜索域列表依次进行组合后进行DNS查询。

    如查询www.***.com域名时,由于该域名的“.”个数为2,小于ndots的值,所以DNS查询请求的顺序依次为:www.***.com.default.svc.cluster.local、www.***.com.svc.cluster.local、 www.***.com.cluster.local和 www.***.com,需要发起至少7次DNS查询请求才能解析出该域名的IP。可以看出,这种配置在访问外部域名时,存在大量冗余的DNS查询,存在优化点。

完整的Linux域名解析文件配置项说明可以参考文档:http://man7.org/linux/man-pages/man5/resolv.conf.5.html

通过控制台进行工作负载DNS配置

Kubernetes为应用提供了与DNS相关的配置选项,通过对应用进行DNS配置,能够在某些场景下有效地减少冗余的DNS查询,提升业务并发量。以下步骤以nginx应用为例,介绍如何通过控制台为工作负载添加DNS配置。

  1. 登录CCE控制台,单击集群名称进入集群,在左侧选择“工作负载”,在右上角单击“创建工作负载”
  2. 设置工作负载基本参数,详情请参见创建工作负载
  3. 在“高级配置”中,选择“DNS配置”页签,并按需填写以下参数。

    • DNS策略:控制台中提供的DNS策略与YAML中的dnsPolicy字段对应,详情请参见表1
      • 追加域名解析配置:即dnsPolicy字段设置为ClusterFirst,此时容器中既能够解析service注册的集群内部域名,也能够解析发布到互联网上的外部域名。
      • 替换域名解析配置:即dnsPolicy字段设置为None,此时必须填写“IP地址”“搜索域”参数。容器将仅使用自定义的IP地址和搜索域配置进行域名解析。
      • 继承Pod所在节点域名解析配置:即dnsPolicy字段设置为Default,此时容器将使用Pod所在节点的域名解析配置,无法解析集群内部域名。
    • 可选对象:即dnsConfig字段中的options参数。每个对象可以具有name属性(必需)和value属性(可选),填写完成后需单击“确认添加”
      • timeout:超时时间 (s)。
      • ndots:域名中必须出现的"."的个数。如果域名中的"."的个数不小于ndots,则该域名为一个全限定域名,操作系统会直接查询;如果域名中的"."的个数小于ndots,操作系统会在搜索域中进行查询。
    • 域名解析服务器地址:即dnsConfig字段中的nameservers参数,您可对自定义的域名配置域名服务器,值为一个或一组DNS IP地址。
    • 搜索域:即dnsConfig字段中的searches参数,表示域名查询时的DNS搜索域列表,此属性是可选的。指定后,提供的搜索域列表将合并到基于dnsPolicy生成的域名解析文件的search字段中,并删除重复的域名。
    • 启用hostAliases:配置Pod的本地配置文件“/etc/hosts”,可以将域名和IP地址映射加入到hosts文件中,在本地系统中实现简单的域名解析。更多使用详情请参见使用HostAliases向Pod /etc/hosts文件添加条目

  4. 单击“创建工作负载”

通过工作负载YAML进行DNS配置

您也可以通过YAML的方式创建工作负载,以nginx应用为例,其YAML文件中的DNS配置示例如下:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: container-1
          image: nginx:latest
          imagePullPolicy: IfNotPresent
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret
      dnsPolicy: None
      dnsConfig:
        options:
          - name: ndots
            value: '5'
          - name: timeout
            value: '3'
        nameservers:
          - 10.2.3.4
        searches:
          - my.dns.search.suffix
  • dnsPolicy字段说明:
    dnsPolicy字段是应用设置的DNS策略,默认值为“ClusterFirst”。dnsPolicy当前支持四种参数值:
    表1 dnsPolicy字段说明

    参数

    说明

    ClusterFirst(默认值)

    即在默认DNS配置中追加自定义的域名解析配置。应用会默认对接CoreDNS(CCE集群的CoreDNS默认级联云上DNS),自定义填写的dnsConfig会追加到默认DNS参数中。这种场景下,容器既能够解析service注册的集群内部域名,也能够解析发布到互联网上的外部域名。由于该配置下,域名解析文件设置了search搜索域列表和ndots: 5,因此当访问外部域名和集群内部长域名(如kubernetes.default.svc.cluster.local)时,大部分域名都会优先遍历search搜索域列表,导致至少有6次无效的DNS查询,只有访问集群内部短域名(如kubernetes)时,才不存在无效的DNS查询。

    ClusterFirstWithHostNet

    对于配置主机网络(hostNetwork)的应用,默认对接Pod所在节点域名解析配置,即kubelet的“--resolv-conf”参数指向的域名解析文件(CCE集群在该配置下对接云上DNS)。如需对接集群的Kube-DNS/CoreDNS,dnsPolicy字段需设置为ClusterFirstWithHostNet,此时容器的域名解析文件配置与“ClusterFirst”一致,也存在无效的DNS查询。
    ...
    spec:
      containers:
      - image: nginx:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: container-1
      restartPolicy: Always
      hostNetwork: true
      dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet

    Default

    即继承Pod所在节点域名解析配置,并在此基础上追加自定义的域名解析配置。容器的域名解析文件使用kubelet的“--resolv-conf”参数指向的域名解析文件(CCE集群在该配置下对接云上DNS),没有配置search搜索域列表和options。该配置只能解析注册到互联网上的外部域名,无法解析集群内部域名,且不存在无效的DNS查询。

    None

    即替换默认的域名解析配置,完全使用自定义的域名解析配置。设置为None之后,必须设置dnsConfig字段,此时容器的域名解析文件将完全通过dnsConfig的配置来生成。

    此处如果dnsPolicy字段未被指定,其默认值为ClusterFirst,而不是Default。

  • dnsConfig字段说明
    dnsConfig为应用设置DNS参数,设置的参数将合并到基于dnsPolicy策略生成的域名解析文件中。当dnsPolicy为“None”,应用的域名解析文件完全由dnsConfig指定;当dnsPolicy不为“None”时,会在基于dnsPolicy生成的域名解析文件的基础上,追加dnsConfig中配置的dns参数。
    表2 dnsConfig字段说明

    参数

    说明

    options

    DNS的配置选项,其中每个对象可以具有name属性(必需)和value属性(可选)。该字段中的内容将合并到基于dnsPolicy生成的域名解析文件的options字段中,dnsConfig的options的某些选项如果与基于dnsPolicy生成的域名解析文件的选项冲突,则会被dnsConfig所覆盖。

    nameservers

    DNS的IP地址列表。当应用的dnsPolicy设置为“None”时,列表必须至少包含一个IP地址,否则此属性是可选的。列出的DNS的IP列表将合并到基于dnsPolicy生成的域名解析文件的nameserver字段中,并删除重复的地址。

    searches

    域名查询时的DNS搜索域列表,此属性是可选的。指定后,提供的搜索域列表将合并到基于dnsPolicy生成的域名解析文件的search字段中,并删除重复的域名。Kubernetes最多允许6个搜索域。

工作负载的DNS配置实践

前面介绍了Linux系统域名解析文件以及Kubernetes为应用提供的DNS相关配置项,下面将举例介绍应用如何进行DNS配置。

  • 场景1 对接Kubernetes内置的Kube-DNS/CoreDNS

    场景说明:

    这种方式适用于应用中的域名解析只涉及集群内部域名,或者集群内部域名+外部域名两种方式,应用默认采用这种配置。

    示例:

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      namespace: default
      name: dns-example
    spec:
      containers:
      - name: test
        image: nginx:alpine
      dnsPolicy: ClusterFirst
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret

    该配置下容器的域名解析文件将如下所示:

    nameserver 10.247.3.10
    search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
    options ndots:5
  • 场景2 直接对接云DNS

    场景说明:

    这种方式适用于应用只访问注册到互联网的外部域名,该场景不能解析集群内部域名。

    示例:

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      namespace: default
      name: dns-example
    spec:
      containers:
      - name: test
        image: nginx:alpine
      dnsPolicy: Default  #使用kubelet的“--resolv-conf”参数指向的域名解析文件(CCE集群在该配置下对接云DNS)
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret

    该配置下容器的域名解析文件将如下所示:

    nameserver 100.125.x.x
  • 场景3 主机网络模式的应用对接Kube-DNS/CoreDNS

    场景说明:

    对于配置主机网络模式的应用,默认对接云DNS,如果应用需要对接Kube-DNS/CoreDNS,需将dnsPolicy设置为“ClusterFirstWithHostNet”。

    示例:

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: nginx
    spec:
      hostNetwork: true
      dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:alpine
        ports:
        - containerPort: 80
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret

    该配置下容器的域名解析文件将如下所示:

    nameserver 10.247.3.10
    search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
    options ndots:5
  • 场景4 自定义应用的域名配置

    场景说明:

    用户可以完全自定义配置应用的域名解析文件,这种方式非常灵活,dnsPolicy和dnsConfig配合使用,几乎能够满足所有使用场景,如对接用户自建DNS的场景、串联多个DNS的场景以及优化DNS配置选项的场景等等。

    示例1:对接用户自建DNS

    该配置下,dnsPolicy为“None”,应用的域名解析文件完全根据dnsConfig配置生成。

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      namespace: default
      name: dns-example
    spec:
      containers:
      - name: test
        image: nginx:alpine
      dnsPolicy: "None"
      dnsConfig:
        nameservers:
        - 10.2.3.4  #用户自建DNS的IP地址
        searches:
        - ns1.svc.cluster.local
        - my.dns.search.suffix
        options:
        - name: ndots
          value: "2"
        - name: timeout
          value: "3"
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret

    该配置下容器的域名解析文件将如下所示:

    nameserver 10.2.3.4
    search ns1.svc.cluster.local my.dns.search.suffix
    options timeout:3 ndots:2

    示例2:修改域名解析文件的ndots选项,减少无效的DNS查询

    该配置下,dnsPolicy不为“None”,会在基于dnsPolicy生成的域名解析文件的基础上,追加dnsConfig中配置的dns参数。

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      namespace: default
      name: dns-example
    spec:
      containers:
      - name: test
        image: nginx:alpine
      dnsPolicy: "ClusterFirst"
      dnsConfig:
        options:
        - name: ndots
          value: "2" #该配置会将基于ClusterFirst策略生成的域名解析文件的ndots:5参数改写为ndots:2
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret

    该配置下容器的域名解析文件将如下所示:

    nameserver 10.247.3.10
    search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
    options ndots:2

    示例3:串联使用多个DNS

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      namespace: default
      name: dns-example
    spec:
      containers:
      - name: test
        image: nginx:alpine
      dnsPolicy: ClusterFirst  # 追加域名解析配置,集群中会默认对接CoreDNS
      dnsConfig:
        nameservers:
        - 10.2.3.4 # 用户自建DNS的IP地址
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret

    该配置下容器的域名解析文件将如下所示:

    nameserver 10.247.3.10 10.2.3.4
    search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
    options ndots:5