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给 Pod 添加 DNS 记录

 2 years ago
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给 Pod 添加 DNS 记录-阳明的博客|Kubernetes|Istio|Prometheus|Python|Golang|云原生

https://unsplash.com/photos/ynO51_dDcUo

我们都知道 StatefulSet 中的 Pod 是拥有单独的 DNS 记录的，比如一个 StatefulSet 名称为 etcd，而它关联的 Headless SVC 名称为 etcd-headless，那么 CoreDNS 就会为它的每个 Pod 解析如下的 A 记录：

  • etcd-0.etcd-headless.default.svc.cluster.local
  • etcd-1.etcd-headless.default.svc.cluster.local

那么除了 StatefulSet 管理的 Pod 之外，其他的 Pod 是否也可以生成 DNS 记录呢？

如下所示，我们这里只有一个 Headless 的 SVC，并没有 StatefulSet 管理的 Pod，而是 ReplicaSet 管理的 Pod，我们可以看到貌似也生成了类似于 StatefulSet 中的解析记录。

20201125113752.png

这是怎么做到的呢？按照我们常规的理解会认为这是一个 StatefulSet 管理的 Pod，但其实这里是不同的 ReplicaSet 而已。这里的实现其实是因为 Pod 自己本身也是可以有自己的 DNS 记录的，所以我们是可以去实现一个类似于 StatefulSet 的 Pod 那样的解析记录的。

首先我们来部署一个 Deployment 管理的普通应用，其定义如下：

# nginx.yaml
apiVersion: apps/v1 
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

部署后创建了两个 Pod：

$ kubectl apply -f nginx.yaml
deployment.apps/nginx created
$ kubectl get pod -l app=nginx -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-5d59d67564-2cwdz   1/1     Running   0          19s   10.244.1.68    node1   <none>           <none>
nginx-5d59d67564-bp5br   1/1     Running   0          19s   10.244.2.209   node2   <none>           <none>

然后定义如下的 Headless Service:

# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
  selector:
    app: nginx
  type: ClusterIP

创建该 service，并尝试解析 service DNS：

$ kubectl apply -f ervice.yaml
service/nginx created
$ kubectl get svc
NAME                       TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
kubernetes                 ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP                      38d
nginx                      ClusterIP   None             <none>        80/TCP                       7s
$ dig @10.96.0.10 nginx.default.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 2573
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx.default.svc.cluster.local. IN	A

;; ANSWER SECTION:
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN	A	10.244.2.209
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN	A	10.244.1.68

;; Query time: 19 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:44:41 CST 2020
;; MSG SIZE  rcvd: 154

然后我们对 nginx 的 FQDN 域名进行 dig 操作，可以看到返回了多条 A 记录，每一条对应一个 Pod。上面 dig 命令中使用的 10.96.0.10 就是 kube-dns 的 cluster IP，可以在 kube-system namespace 中查看：

$ kubectl -n kube-system get svc
NAME                   TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
kube-dns               ClusterIP   10.96.0.10     <none>        53/UDP,53/TCP   52m

接下来我们试试在 service 名字前面加上 Pod 名字交给 kube-dns 做解析：

$ dig @10.96.0.10 nginx-5d59d67564-bp5br.nginx.default.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx-5d59d67564-bp5br.nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NXDOMAIN, id: 10485
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 1, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx-5d59d67564-bp5br.nginx.default.svc.cluster.local.	IN A

;; AUTHORITY SECTION:
cluster.local.		30	IN	SOA	ns.dns.cluster.local. hostmaster.cluster.local. 1606275807 7200 1800 86400 30

;; Query time: 4 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:47:31 CST 2020
;; MSG SIZE  rcvd: 176

可以看到并没有得到解析结果。官方文档中有一段 Pod’s hostname and subdomain fields 说明：

Pod 规约中包含一个可选的 hostname 字段，可以用来指定 Pod 的主机名。 当这个字段被设置时，它将优先于 Pod 的名字成为该 Pod 的主机名。 举个例子，给定一个 hostname 设置为 “my-host” 的 Pod， 该 Pod 的主机名将被设置为 “my-host”。Pod 规约还有一个可选的 subdomain 字段，可以用来指定 Pod 的子域名。 举个例子，某 Pod 的 hostname 设置为 “foo”，subdomain 设置为 “bar”， 在名字空间 “my-namespace” 中对应的完全限定域名（FQDN）为 “foo.bar.my-namespace.svc.cluster-domain.example”。

现在我们编辑一下 nginx.yaml 加上 subdomain 测试下看看：

apiVersion: apps/v1 
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      subdomain: nginx
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

更新部署再尝试解析 Pod DNS：

$ kubectl apply -f nginx.yaml
$ kubectl get pod -l app=nginx -o wide
NAME                     READY   STATUS        RESTARTS   AGE     IP             NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-78f58d8bcb-6kctm   1/1     Running       0          8s      10.244.2.210   node2   <none>           <none>
nginx-78f58d8bcb-6tbnv   1/1     Running       0          15s     10.244.1.69    node1   <none>           <none>
$ dig @10.96.0.10 nginx-78f58d8bcb-6kctm.nginx.default.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx-78f58d8bcb-6kctm.nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NXDOMAIN, id: 34172
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 1, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx-78f58d8bcb-6kctm.nginx.default.svc.cluster.local.	IN A

;; AUTHORITY SECTION:
cluster.local.		30	IN	SOA	ns.dns.cluster.local. hostmaster.cluster.local. 1606276303 7200 1800 86400 30

;; Query time: 2 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:52:18 CST 2020
;; MSG SIZE  rcvd: 176

可以看到依然不能解析，那就试试官方文档中的例子 ，不用 Deployment 直接创建 Pod 吧。第一步先将 hostname 和 subdomain 注释掉：

# individual-pods-example.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: default-subdomain
spec:
  selector:
    name: busybox
  clusterIP: None
  ports:
  - name: foo # Actually, no port is needed.
    port: 1234
    targetPort: 1234
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox1
  labels:
    name: busybox
spec:
  hostname: busybox-1
  subdomain: default-subdomain
  containers:
  - image: busybox:1.28
    command:
      - sleep
      - "3600"
    name: busybox
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox2
  labels:
    name: busybox
spec:
  hostname: busybox-2
  subdomain: default-subdomain
  containers:
  - image: busybox:1.28
    command:
      - sleep
      - "3600"
    name: busybox

部署然后尝试解析 Pod DNS (注意这里 hostname 和 pod 的名字有区别，中间多了减号)：

$ kubectl apply -f individual-pods-example.yaml
$ $ dig @10.96.0.10 busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.11.3-1ubuntu1.5-Ubuntu <<>> @10.96.0.10 busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 12636
;; flags: qr aa rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
; COOKIE: 5499ded915cf1ff2 (echoed)
;; QUESTION SECTION:
;busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local. IN A

;; ANSWER SECTION:
busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local. 5 IN A 10.44.0.6

;; Query time: 0 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Fri Apr 19 15:27:38 CST 2019
;; MSG SIZE  rcvd: 163

现在我们看到有 ANSWER 记录回来了，hostname 和 subdomain 二者都必须显式指定，缺一不可。一开始我们的截图中的实现方式其实也是这种方式。

https://bxdc-static.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/images/20201125115719.pnghttps://bxdc-static.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/images/20201125115719.png

现在我们修改一下之前的 nginx deployment 加上 hostname，重新解析：

$ dig @10.96.0.10 nginx.nginx.default.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx.nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 21127
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx.nginx.default.svc.cluster.local. IN A

;; ANSWER SECTION:
nginx.nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A	10.244.2.211
nginx.nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A	10.244.1.70

;; Query time: 1 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:55:37 CST 2020
;; MSG SIZE  rcvd: 172

可以看到解析成功了，但是因为 Deployment 中无法给每个 Pod 指定不同的 hostname，所以两个 Pod 有同样的 hostname，解析出来两个 IP，跟我们的本意就不符合了。

不过知道了这种方式过后我们就可以自己去写一个 Operator 去直接管理 Pod 了，给每个 Pod 设置不同的 hostname 和一个 Headless SVC 名称的 subdomain，这样就相当于实现了 StatefulSet 中的 Pod 解析。

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