dns简要工作原理

DNS

Linux上通过/etc/resolv.conf文件可以配置DNS相关信息，该文件是resovler类库所使用的配置文件，每当通过域名访问其他主机时，该类库会将域名转换为对应的IP，然后才可以进行访问。

resolv.conf 配置

nameserver 该选项用来配置DNS服务器地址，可以指定多个DNS

domain 该选项用来指定本地的域名，没有配置search的情况下，search默认使用的为domain的值

search 用来指定多个域名，用空格分隔。当访问的域名无法被DNS服务器解析时，resolver会将该域名后加上search指定的值，重新请求DNS，直到被正确解析或者列表循环结束。

nslookup

默认的超时时间为15s左右。

没有配置nameserver

在没有配置任何DNS的情况下，解析域名失败，返回如下错误：

$ nslookup baidu.com
;; connection timed out; no servers could be reached

配置nameserver

$ cat /etc/resolv.conf
nameserver 8.8.8.8

$ nslookup baidu.com
Server:         8.8.8.8
Address:        8.8.8.8#53

Non-authoritative answer:
Name:   baidu.com
Address: x.x.x.x
Name:   baidu.com
Address: y.y.y.y

如果没有解析域名成功会有如下信息：

$ nslookup aaa.bbb.ccc
Server:         8.8.8.8
Address:        8.8.8.8#53

** server can't find aaa.bbb.ccc: NXDOMAIN

DNS常见记录类型

A：指定域名对应的IP地址
AAAA：将域名解析到指定的IPv6的IP地址上
CNAME：别名解析。将注册的不同域名转到同一个域名记录上，由这个域名进行统一解析管理。
NS：域名服务器记录，用来指定该域名由哪个DNS服务器进行解析。
PTR：反向DNS，用于将IP地址映射到对应主机名。即通过IP查询对应的域名。

工作原理

dns工作原理

本地的DNS客户端向resolver发送域名(example.me)解析请求；
resolver向根DNS服务器请求顶级域名DNS服务的地址；
拿到顶级域名me.的DNS服务地址后，向顶级DNS服务请求example.me域名解析的服务；
得到该域名的服务后，可以拿到该域名对应的IP地址，之后可以进行通信。

DNS resolver有两种DNS查询方式：

迭代查询：每个DNS服务返回另外一台DNS服务的位置，客户端依次询问不同级别的DNS服务，直到查询到了想要的结果。
递归查询：DNS服务收到客户端的请求之后，会直接返回准确的结果，如果当前DNS服务没有存储该结果，会自己访问其他的DNS服务，并将结果返回给客户端。

域名层级关系

域名层级

CoreDNS

Corefile

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           pods insecure
           upstream
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        prometheus :9153
        proxy . /etc/resolv.conf
        cache 30
        reload
    }    
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system

集群内部pod通过service来进行访问的时候，采用的是域名方式，会根据容器里的/etc/reslov.conf文件内容进行DNS解析。

alpine的容器进行DNS解析

设置CoreDNS所在宿主机的DNS nameserver为一个无法ping通的地址（192.168.100.200）。

使用下面的yaml创建一个用于测试的Pod，访问我们自己的一个在kube-system的命名空间下的服务k8s-keystone-auth

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: alpine
spec:
  containers:
  - name: alpine
    image: alpine:3.6
    command:
      - sleep
      - "3600"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  restartPolicy: Always

$ kubectl get pod
NAME              READY     STATUS    RESTARTS   AGE
alpine            1/1       Running   0          54m

查看该Pod的/etc/resolv.conf内容如下：

 $ kubectl exec alpine -- cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5

在直接访问k8s-keystone-auth这个服务的时候，因为该服务和当前Pod不在同一个命名空间，因此会导致DNS解析失败，而且出现超时的情况。

$ kubectl exec busybox -- nslookup k8s-keystone-auth
nslookup: can't resolve 'k8s-keystone-auth': Try again

CoreDNS的日志信息：

2019/06/06 17:53:29 [ERROR] 2 k8s-keystone-auth. AAAA: unreachable backend: read udp 10.120.25.14:58391->192.168.100.200:53: i/o timeout
2019/06/06 17:53:29 [ERROR] 2 k8s-keystone-auth. A: unreachable backend: read udp 10.120.25.14:46773->192.168.100.200:53: i/o timeout
2019/06/06 17:53:31 [ERROR] 2 k8s-keystone-auth. A: unreachable backend: read udp 10.120.25.14:56768->192.168.100.200:53: i/o timeout
2019/06/06 17:53:31 [ERROR] 2 k8s-keystone-auth. AAAA: unreachable backend: read udp 10.120.25.14:33867->192.168.100.200:53: i/o timeout

在访问k8s-keystone-auth.kube-system的时候，因为指定了命名空间，因此会导致DNS解析成功，CoreDNS的日志无超时或错误信息。

$ kubectl exec busybox -- nslookup k8s-keystone-auth.kube-system
Name:      k8s-keystone-auth.kube-system
Address 1: 10.99.215.79 k8s-keystone-auth.kube-system.svc.cluster.local

nameserver不通，访问集群内部服务

如果在/etc/resolv.conf文件中配置了nameserver，并且nameserver无法连通，会导致集群内部所有域名解析超时，超时时间为15s。

$ kubectl exec -it busybox -- nslookup kubernetes.default
;; connection timed out; no servers could be reached

2019/06/06 09:34:56 [ERROR] 2 kubernetes.default. AAAA: unreachable backend: read udp 10.120.25.5:55430-><nameserver>:53: i/o timeout

如果nameserver不通，此时访问集群内部服务使用<my-svc>.<namespace>.svc.cluster.local的方式可以解析成功。如下示例：

$ kubectl exec -it busybox -- nslookup k8s-keystone-auth-service.kube-system.svc.cluster.local
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      k8s-keystone-auth-service.kube-system.svc.cluster.local
Address 1: 10.99.215.79 k8s-keystone-auth-service.kube-system.svc.cluster.local

注意事项

Linux限制DNS nameserver为3条记录，DNS search为6条记录，因为Kubernetes要使用1个nameserver和3个search记录，因此本地设置DNS的话需要注意
Alpine镜像小于3.3版本，对于DNS解析可能存在问题，因此建议使用更高级的版本

参考文档

https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/dns-debugging-resolution/

https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/dns-custom-nameservers/#coredns

https://blog.csdn.net/luanpeng825485697/article/details/84108166

https://github.com/coredns/coredns/issues/2287