使用NodeLocal DNSCache提升DNS性能

应用现状

当集群中的DNS请求量增加时，CoreDNS将会承受更大的压力，可能会导致如下影响：

• 延迟增加：CoreDNS需要处理更多的请求，可能会导致DNS查询变慢，从而影响业务性能。
• 资源占用率增加：为保证DNS性能，CoreDNS往往需要更高规格的配置。

解决方案

为了避免DNS延迟的影响，可以在集群中部署NodeLocal DNSCache来提升服务发现的稳定性和性能。NodeLocal DNSCache会在集群节点上运行DNS缓存代理，所有注入DNS配置的Pod都会使用节点上运行的DNS缓存代理进行域名解析，而不是使用CoreDNS服务，以此来减少CoreDNS服务的压力，提高集群DNS性能。

启用NodeLocal DNSCache之后，DNS查询所遵循的路径如下图所示。

图1 NodeLocal DNSCache查询路径

约束与限制

• 节点本地域名解析加速插件仅支持1.19及以上版本集群。
• CCI上不支持NodeLocal DNSCache。当负载动态弹性伸缩到CCI时，CCI上Pod会因为无法联通NodeLocal DNSCache导致域名解析超时。因此创建弹性到CCI的负载时，需为Pod添加node-local-dns-injection: disabled的标签，避免DNSConfig自动注入，详情请参见常见问题。
• node-local-dns-injection标签为NodeLocal DNSCache使用的系统标签，除避免DNSConfig自动注入的场景外，应避免使用该标签。

插件安装

CCE提供了节点本地域名解析加速插件，可以方便的安装NodeLocal DNSCache。

NodeLocal DNSCache不提供Hosts、Rewrite等插件能力，仅作为CoreDNS的透明缓存代理。如有需要，可在CoreDNS配置中修改。

1. （可选）修改CoreDNS配置，让CoreDNS优先采用UDP协议与上游DNS服务器通信。

   NodeLocal DNSCache采用TCP协议与CoreDNS进行通信，CoreDNS会根据请求来源使用的协议与上游DNS服务器进行通信。当使用了NodeLocal DNSCache时，访问上游DNS服务器时会使用TCP协议，而云上DNS服务器对TCP协议支持有限，如果您使用了NodeLocal DNSCache，您需要修改CoreDNS配置，让其总是优先采用UDP协议与上游DNS服务器进行通信，避免解析异常。

   执行如下步骤，在forward插件中指定请求上游的协议为perfer_udp，修改之后CoreDNS会优先使用UDP协议与上游通信。

   1. 登录CCE控制台，单击集群名称进入集群。
   2. 在左侧导航栏中选择“插件中心”，在CoreDNS下单击“编辑”，进入插件详情页。
   3. 在“参数配置”下编辑高级配置，在plugins字段修改以下内容。

      {
          "configBlock": "prefer_udp",
          "name": "forward",
          "parameters": ". /etc/resolv.conf"
      }

2. 登录CCE控制台，单击集群名称进入集群，在左侧导航栏中选择“插件中心”，在右侧找到节点本地域名解析加速插件，单击“安装”。
3. 在安装插件页面，选择插件规格，并配置相关参数。
   • DNSConfig自动注入：启用后，会创建DNSConfig动态注入控制器，该控制器基于Admission Webhook机制拦截目标命名空间（即命名空间包含标签node-localdns-injection=enabled）下Pod的创建请求，自动配置使用DNS缓存的Pod dnsConfig字段。未开启DNSConfig自动注入或Pod属于非目标命名空间，则需要手动给Pod配置DNSConfig。
   • 目标命名空间：启用DNSConfig自动注入时支持设置。仅1.3.0及以上版本的插件支持。
     • 全部开启：CCE会为已创建的命名空间添加标签（node-local-dns-injection=enabled），同时会识别命名空间的创建请求并自动添加标签，这些操作的目标不包含系统内置的命名空间（如kube-system）。
     • 手动配置：手动为需要注入DNSConfig的命名空间添加标签（node-local-dns-injection=enabled），操作步骤请参见管理命名空间标签。

4. 完成以上配置后，单击“安装”。

使用NodeLocal DNSCache

默认情况下，应用的请求会通过CoreDNS代理，如果需要使用node-local-dns进行DNS缓存代理，您有以下几种方式可以选择：

• 自动注入：创建Pod时自动配置Pod的dnsConfig字段。（kube-system等系统命名空间下的Pod不支持自动注入）
• 手动配置：手动配置Pod的dnsConfig字段，从而使用NodeLocal DNSCache。

自动注入

自动注入需要满足如下条件：

• 在安装插件时，开启DNSConfig自动注入。
• 命名空间添加node-local-dns-injection=enabled标签。例如，为default命名空间添加该标签的命令如下：

  kubectl label namespace default node-local-dns-injection=enabled

• 新建Pod不位于kube-system和kube-public等系统命名空间。
• 新建Pod没有被打上禁用DNS注入的标签node-local-dns-injection=disabled。
• 新建Pod的DNSPolicy为ClusterFirstWithHostNet，或Pod为非hostNetwork且DNSPolicy为ClusterFirst。

开启自动注入后，创建的Pod会自动添加如下dnsConfig字段，nameservers中除了NodeLocal DNSCache的地址（169.254.20.10）外，还添加了CoreDNS的地址（10.247.3.10），保障了业务DNS请求高可用。

...
  dnsConfig:
    nameservers:
      - 169.254.20.10
      - 10.247.3.10
    searches:
      - default.svc.cluster.local
      - svc.cluster.local
      - cluster.local
    options:
      - name: timeout
        value: ''
      - name: ndots
        value: '5'
      - name: single-request-reopen
...

手动配置

手动配置即自行给Pod加上dnsConfig配置。

创建一个Pod，并在dnsConfig中的nameservers配置中添加NodeLocal DNSCache的地址（169.254.20.10）。

不同集群类型的NodeLocal DNSCache地址如下：

• CCE Standard集群：169.254.20.10
• CCE Turbo集群：169.254.1.1

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
  dnsConfig:
    nameservers:
    - 169.254.20.10
    - 10.247.3.10
    searches:
    - default.svc.cluster.local
    - svc.cluster.local
    - cluster.local
    options:
    - name: ndots
      value: '2'
  imagePullSecrets:
  - name: default-secret

常见问题

• 如何避免DNSConfig自动注入？

  解决方案：

  如果某个工作负载需要避免DNSConfig自动注入，可在Pod模板的labels字段中添加node-local-dns-injection: disabled的标签。示例如下：

  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
    name: test
    namespace: default
  spec:
    replicas: 2
    selector:
      matchLabels:
        app: test
    template:
      metadata:
        labels:
          app: test
          node-local-dns-injection: disabled   # 避免DNSConfig自动注入
      spec:
        containers:
          - name: container-1
            image: nginx:latest
            imagePullPolicy: IfNotPresent
        imagePullSecrets:
          - name: default-secret