K8s集群中的DNS服务（CoreDNS）详解
笔记哥 /
05-31 /
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## 概述
官网文档：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/dns-pod-service/
在 Kubernetes（K8s）中，DNS 服务是实现服务发现和 Pod 通信的核心组件之一，用于解决集群内资源通过域名而非 IP 地址进行访问的需求。本文将详细解析 K8s DNS 服务的原理、组件、配置及应用场景。
## K8s DNS的作用
### 服务发现
- 允许 Pod 通过服务名称（Service Name）而非动态变化的 IP 地址访问其他服务，简化网络配置。
- 支持跨命名空间（Namespace）的服务访问，通过域名后缀区分不同作用域。
### Pod 通信
- 每个 Pod 自动获取 DNS 配置，可直接通过主机名（Hostname）或服务名进行通信。
### 解耦服务依赖
- 服务的 IP 地址变更时，DNS 会自动更新解析结果，避免手动维护 IP 列表。
## 核心组件：CoreDNS（替代传统 kube-dns）
K8s 早期使用kube-dns作为 DNS 服务器，目前默认采用CoreDNS，因其更轻量、灵活且支持插件机制。
### CoreDNS的安装
如果使用kubeadm部署集群，CoreDNS 会自动部署在kube-system命名空间下，如果需要进行部署，可以使用下面的文件：
```csharp
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/cluster/addons/dns/coredns/coredns.yaml.base
```
部署CoreDNS通常包含
- StatefulSet/Deployment：定义 CoreDNS Pod 副本。
```csharp
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: coredns
namespace: kube-system
spec:
replicas: 2 # 默认2个副本，确保高可用
selector:
matchLabels:
k8s-app: kube-dns # 历史遗留标签，兼容旧版kube-dns
template:
metadata:
labels:
k8s-app: kube-dns
spec:
containers:
- name: coredns
image: coredns/coredns:v1.10.1 # CoreDNS版本
args: [ "-conf", "/etc/coredns/Corefile" ]
ports:
- containerPort: 53
name: dns
protocol: UDP
- containerPort: 53
name: dns-tcp
protocol: TCP
volumeMounts:
- name: config-volume
mountPath: /etc/coredns
volumes:
- name: config-volume
configMap:
name: coredns
items:
- key: Corefile
path: Corefile
```
- Service：暴露 CoreDNS 服务，供集群内 Pod 访问（默认 IP 为10.96.0.10）。
```csharp
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: kube-dns
namespace: kube-system
spec:
selector:
k8s-app: kube-dns
clusterIP: 10.96.0.10 # 默认集群IP，Pod的nameserver配置指向此IP
ports:
- name: dns
port: 53
protocol: UDP
- name: dns-tcp
port: 53
protocol: TCP
```
- ConfigMap：存储 Corefile 配置。
```csharp
.:53 { #表示监听所有接口的 53 端口（DNS 标准端口）。
errors # 记录错误日志
health {
lameduck 5s # 健康检查，延迟5秒标记不健康
}
ready # 提供 readiness 探针端点（/ready），指示 CoreDNS 是否准备好处理请求
kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa # 未匹配到K8s服务时，透传给下一个插件
ttl 30 # DNS记录的TTL时间
}
prometheus :9153 # 暴露Prometheus监控指标
forward . /etc/resolv.conf # 转发外部域名查询到宿主机的DNS服务器
cache 30 # 缓存查询结果30秒
loop # 检测配置循环引用
reload # 自动重新加载配置变更
loadbalance # 对A/AAAA记录进行负载均衡
}
```
### CoreDNS的组成
- CoreDNS Pod：运行 CoreDNS 服务，监听 DNS 请求（默认端口 53）。
```csharp
[root@master ~]# kubectl get po -o wide -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
coredns-787d4945fb-jb4t9 1/1 Running 1 (2d23h ago) 9d 100.117.144.135 node01
coredns-787d4945fb-z47x7 1/1 Running 1 (2d23h ago) 9d 100.117.144.138 node01
```
- Service 资源：为 CoreDNS Pod 暴露集群内部服务，名称为kube-dns（或coredns，取决于部署方式），IP 通常为10.96.0.10（集群 IP 范围）。
```csharp
[root@master ~]# kubectl get svc -n kube-system
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 53/UDP,53/TCP,9153/TCP 9d
[root@master ~]# kubectl describe svc kube-dns -n kube-system
Name: kube-dns
Namespace: kube-system
Labels: k8s-app=kube-dns
kubernetes.io/cluster-service=true
kubernetes.io/name=CoreDNS
Annotations: prometheus.io/port: 9153
prometheus.io/scrape: true
Selector: k8s-app=kube-dns
Type: ClusterIP
IP Family Policy: SingleStack
IP Families: IPv4
IP: 10.96.0.10
IPs: 10.96.0.10
Port: dns 53/UDP
TargetPort: 53/UDP
Endpoints: 100.117.144.135:53,100.117.144.138:53
Port: dns-tcp 53/TCP
TargetPort: 53/TCP
Endpoints: 100.117.144.135:53,100.117.144.138:53
Port: metrics 9153/TCP
TargetPort: 9153/TCP
Endpoints: 100.117.144.135:9153,100.117.144.138:9153
Session Affinity: None
Events:
```
- ConfigMap 配置：通过 ConfigMap 定义 CoreDNS 的解析规则和插件。
```csharp
[root@master ~]# kubectl describe cm coredns -n kube-system
Name: coredns
Namespace: kube-system
Labels:
Annotations:
Data
====
Corefile:
----
.:53 {
errors
health {
lameduck 5s
}
ready
kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
pods insecure
fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
ttl 30
}
prometheus :9153
forward . /etc/resolv.conf {
max_concurrent 1000
}
cache 30
loop
reload
loadbalance
}
BinaryData
====
Events:
```
## CoreDNS域名解析规则
K8s集群中Pod之间通过域名互相访问需要遵守特定的规则，规则如下
```csharp
..svc.
```
- service-name：表示service的名称
- namespace：service所在的命名空间
- cluster-domain：集群的域名，默认为`cluster.local`
#### cluster-domain从哪儿获取？
```csharp
[root@master ~]# grep clusterDomain /var/lib/kubelet/config.yaml
clusterDomain: cluster.local
```
## CoreDNS实战案例
### 验证同一个命名空间下的CoreDNS访问
创建两个Pod和Service
```csharp
## 第一个Pod和 Service
[root@master ~/coredns]# cat test-1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dns-target-pod
labels:
app: dns-test
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
command: ["sh", "-c", "while true; do sleep 3600; done"]
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: dns-target-service
spec:
type: ClusterIP
selector:
app: dns-test
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
[root@master ~/coredns]# kubectl apply -f test-1.yaml
pod/dns-target-pod unchanged
service/dns-target-service created
# 第二个Pod和Service
[root@master ~/coredns]# cat test-2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dns-source-pod
labels:
app: dns-source-test
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
command: ["sh", "-c", "while true; do sleep 3600; done"]
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: dns-source-service
spec:
type: ClusterIP
selector:
app: dns-source-test
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
[root@master ~/coredns]# kubectl apply -f test-2.yaml
pod/dns-source-pod created
service/dns-source-service created
# 检查一下
[root@master ~/coredns]# kubectl get po,svc
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/dns-source-pod 1/1 Running 0 111s
pod/dns-target-pod 1/1 Running 0 8s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/dns-source-service ClusterIP 10.96.0.192 80/TCP 81s
service/dns-target-service ClusterIP 10.96.3.51 80/TCP 3m56s
```
验证DNS
```csharp
[root@master ~/coredns]# kubectl exec -it pod/dns-source-pod -- sh
/ # nslookup dns-target-service.default.svc.cluster.local
Server: 10.96.0.10
Address: 10.96.0.10:53
Name: dns-target-service.default.svc.cluster.local
Address: 10.96.3.51
```
### 验证在不同命名空间下的DNS访问
示例：
```csharp
# 创建一个新的命名空间
[root@master ~/coredns]# kubectl create ns coredns
namespace/coredns created
[root@master ~/coredns]# kubectl get ns coredns
NAME STATUS AGE
coredns Active 15s
```
创建Pod和Service进行验证
```csharp
[root@master ~/coredns]# cat test-3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dns-coredns-pod
namespace: coredns
labels:
app: dns-coredns-test
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
command: ["sh", "-c", "while true; do sleep 3600; done"]
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: dns-coredns-service
namespace: coredns
spec:
type: ClusterIP
selector:
app: dns-coredns-test
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
[root@master ~/coredns]# kubectl apply -f test3.yaml
pod/dns-coredns-pod created
service/dns-coredns-service created
[root@master ~]# kubectl get all -n coredns
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/dns-coredns-pod 1/1 Running 0 4m36s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/dns-coredns-service ClusterIP 10.96.0.119 80/TCP 4m36s
```
进行验证
```csharp
[root@master ~/coredns]# kubectl exec -it dns-target-pod -- sh
/ # nslookup dns-coredns-service.coredns.svc.cluster.local
Server: 10.96.0.10
Address: 10.96.0.10:53
Name: dns-coredns-service.coredns.svc.cluster.local
Address: 10.96.0.119
```
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