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最近在处理 Kuberntes 中的 DNS 解析问题, 正好借这个机会学习下 Kubernetes 中的 DNS 服务器工作原理, 处理的 DNS 服务器问题会稍后再水一篇博客介绍.
我对解析过程的了解也比较粗浅, 仅介绍下配置中的内容.
众所周知, DNS 服务器用于将域名转换为 IP (具体为啥要转换建议复习下 7 层网络模型). Linux 服务器中 DNS 解析配置位于/f, 在 Pod 中也不例外, 下面是某个 Pod 中的配置:
nameserver 10.96.0.10
search kube-system.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
假如我们平时想要修改自己本机上的 DNS 服务器, 比如想要修改为8.8.8.8, 就会这么去修改:
nameserver 8.8.8.8
nameserver 8.8.4.4
如果想要调试 DNS 服务器, 测试返回结果, 可以使用 dig 工具:
> dig baidu @8.8.8.8; <<>> DiG 9.16.10 <<>> baidu @8.8.8.8
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 5114
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 512
;; QUESTION SECTION:
;baidu. IN A;; ANSWER SECTION:
baidu. 159 IN A 39.156.69.79
baidu. 159 IN A 220.181.38.148;; Query time: 10 msec
;; SERVER: 8.8.8.8#53(8.8.8.8)
;; WHEN: Tue Jan 12 09:26:13 HKT 2021
;; MSG SIZE rcvd: 70
我们先从nameserver 10.96.0.10来看, 为什么请求这个地址可以进行 DNS 解析. 这个答案就是 iptables, 我仅截取 UDP 的 53 端口, 以下内容可以通过iptables-save获得.
-A KUBE-SERVICES -d 10.96.0.10/32 -p udp -m comment --comment "kube-system/kube-dns:dns cluster IP" -m udp --dport 53 -j KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU
# 简单解释下, 这条规则表示, 如果目标地址是 10.96.0.10的udp53端口, 那么就会跳转到这条链上`KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU`
我们再看下这条链KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU:
-A KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-Q3HNNZPXUAYYDXW2
-A KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU -j KUBE-SEP-BBR3Z5NWFGXGVHEZ-A KUBE-SEP-Q3HNNZPXUAYYDXW2 -p udp -m udp -j DNAT --to-destination 172.32.3.219:53
-A KUBE-SEP-BBR3Z5NWFGXGVHEZ -p udp -m udp -j DNAT --to-destination 172.32.6.239:53# 联系之前的规则, 这几条规则完整的意思是:
# 本机中, 发给10.96.0.10:53的流量, 一半转发到172.32.3.219:53, 另一半转发到172.32.6.239:53
再看下我们的 Kubernetes 中 Pod 的 IP 地址, 也就是说, DNS 请求实际上会到我们的 Coredns 容器中被处理.
> kubectl -n kube-system get pods -o wide | grep dns
coredns-646bc69b8d-jd22w 1/1 Running 0 57d 172.32.6.239 m1 <none> <none>
coredns-646bc69b8d-p8pqq 1/1 Running 8 315d 172.32.3.219 m2 <none> <none>
再查看下对应的 Service, 可以看到, 上述机器中的 Iptables 其实就是 Service 的具体实现方式.
> kubectl -n kube-system get svc | grep dns
kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP,9153/TCP 398d
可能有人会有疑问, 现在是 2 个 Pod 可以均分流量, 如果是 3 个, 4 个 Pod, Iptables 是如何做转发的呢, 正好我有这个疑问, 因此我就再加了 2 个 Pod, 看看iptables是怎么实现对于 4 个 Pod 均分流量的.
这是最后的实现方式:
-A KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU -m statistic --mode random --probability 0.25000000000 -j KUBE-SEP-HTZHQHQPOHVVNWZS
-A KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU -m statistic --mode random --probability 0.33333333349 -j KUBE-SEP-3VNFB2SPYQJRRPK6
-A KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-Q3HNNZPXUAYYDXW2
-A KUBE-SVC-TCOU7JCQXEZGVUNU -j KUBE-SEP-BBR3Z5NWFGXGVHEZ
这些语句的意思应该是:
前 1/4 的流量到一条链中, 剩 3/4
剩下 3/4 的流量, 1/3到一条链, 剩 2/4
剩下 2/4 的浏览, 1/2到一条链, 剩 1/4
最后 1/4 到一条链
通过这样的方式对流量进行了均分, 还是挺巧妙的, 这样, 5个,10个也是可以依次去分的.
search kube-system.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
详细的介绍可以看这里: f 手册, 我简单的说下我的理解.
假如没有这个search参数, 我们查找时:
> ping kube-dns
ping: kube-dns: Name or service not known
如果增加了search参数后, 再去查找:
> ping kube-dns
PING kube-dns.kube-system.ase (10.96.0.10) 56(84) bytes of data.
可以看到, 解析域名时, 如果给定的域名无法查找, 会添加search后面的后缀进行查找(假如以.结尾, 类似kube-dns., 这样的域名不会再去尝试, FQDN域名).
search的工作就是帮我们去尝试, 用在 Kubenetes 中, 配置kube-system.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local 就会帮我们尝试, 我们ping abc, 就会这样进行查询
[INFO] 10.202.37.232:50940 - 51439 "A IN abc.kube-system.svc.cluster.local. udp 51 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 144 0.000114128s
[INFO] 10.202.37.232:51823 - 54524 "A IN abc.svc.cluster.local. udp 39 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 132 0.000124048s
[INFO] 10.202.37.232:41894 - 15434 "A IN abc.cluster.local. udp 35 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 128 0.000092304s
[INFO] 10.202.37.232:40357 - 43160 "A IN abc. udp 21 false 512" NOERROR qr,aa,rd,ra 94 0.000163406s
search配置需要与ndots一起使用, 默认的ndots是 1, 它的作用是: 如果检查到被查询的域名中dot的数量小于该值时, 就会优先尝试添加search域中的后缀.
Resolver queries having fewer than
ndots dots (default is 1) in them will be attempted using
each component of the search path in turn until a match is
found.
假如我们的 DNS 配置如下:
search kube-system.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:2
当我们ping abc.123(此域名只有一个 dot ), DNS 服务器的日志如下, 可以注意到日志中最先尝试的是abc.123.kube-system.svc.cluster.local., 最后才会尝试我们的域名.
[INFO] 10.202.37.232:33386 - 36445 "A IN abc.123.kube-system.svc.cluster.local. udp 55 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 148 0.001700129s
[INFO] 10.202.37.232:51389 - 58489 "A IN abc.123.svc.cluster.local. udp 43 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 136 0.001117693s
[INFO] 10.202.37.232:32785 - 4976 "A IN abc.123.cluster.local. udp 39 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 132 0.001047215s
[INFO] 10.202.37.232:57827 - 56555 "A IN abc.123. udp 25 false 512" NXDOMAIN qr,rd,ra 100 0.001763186s
那我们ping abc.123.def(此域名有两个 dot), DNS 服务器的日志像下面这样, 注意到日志中最优先尝试的是abc.123.def.
[INFO] 10.202.37.232:39314 - 794 "A IN abc.123.def. udp 29 false 512" NXDOMAIN qr,rd,ra 104 0.025049846s
[INFO] 10.202.37.232:51736 - 61456 "A IN abc.123.def.kube-system.svc.cluster.local. udp 59 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 152 0.001213934s
[INFO] 10.202.37.232:53145 - 26709 "A IN abc.123.def.svc.cluster.local. udp 47 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 140 0.001418143s
[INFO] 10.202.37.232:54444 - 1145 "A IN abc.123.def.cluster.local. udp 43 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 136 0.001009799s
希望借这个例子让大家明白两点:
无论 ndots 是多少, search 参数中的后缀都会被以此查找(我们测试时使用了一个不存在的域名, 解析工具尝试了全部的可能)
ndots 的不妥当设置, 可能会给 DNS 服务器造成压力(假如域名是存在的, dns查询会尽快返回, 不会继续查找了, 会减少服务器压力)
假如现在 ndots 是 2, 我们想要查询baidu, 由于 dot 数目为 1 小于配置中的 2, 会首先添加后缀进行查找:
[INFO] 10.202.37.232:42911 - 55931 "A IN baidu.kube-system.svc.cluster.local. udp 57 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 150 0.000116042s
[INFO] 10.202.37.232:53722 - 33218 "A IN baidu.svc.cluster.local. udp 45 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 138 0.000075077s
[INFO] 10.202.37.232:46487 - 50053 "A IN baidu.cluster.local. udp 41 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 134 0.000067313s
[INFO] 10.202.37.232:48360 - 51853 "A IN baidu. udp 27 false 512" NOERROR qr,aa,rd,ra 77 0.000127309s
那么, 我们会产生 3 个无用的 DNS 查询记录. 对于DNS服务器来说, 仅仅是baidu这个域名, 流量就变成了4倍. 假如 n继续增大呢, 就像是Kubernetes中默认给定的5, 那我们会产生更多的无效请求, 因为不只是baidu, 就连map.baidu, m.map.baidu, 这些域名也要从search域中开始尝试, 会对 DNS 服务器造成比较大的压力.
我个人建议:
如果内部服务之间请求十分频繁, 也就是我们需要经常访问
xxx.svc.cluster.local这样的域名, 那么可以保持 ndots 较大但是内部服务之间请求比较少时, 强烈建议调小 ndots, 以减少无用流量的产生, 减轻 dns 服务器的压力 我个人用的话, 改成 2 就好
很抱歉, 这篇文章的大部分篇幅都是在说 nameserver 是如何解析的, iptables, 这次正好有, 所以花时间看下, 可能有种想要炫技的心理吧.
解决问题的时候, 理解后面的参数是比较重要的, 我也贴了一些自己的实验, 希望能对大家有所帮助吧, 至少了解了ndots之后再考虑调优.
本文转载自：「 我的小米粥分你一半 」，原文： ，版权归原作者所有。欢迎投稿，投稿邮箱: editor@hi-linux。
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本文发布于:2024-02-04 16:53:45，感谢您对本站的认可！
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