Kubernetes DNS[编辑 | 编辑源代码]

Kubernetes DNS 是 Kubernetes 集群中用于服务发现的核心组件，它允许 Pod 通过域名而非 IP 地址相互通信。Kubernetes 默认使用 CoreDNS（或早期的 kube-dns）作为 DNS 服务器，为集群内的服务提供名称解析功能。

介绍[编辑 | 编辑源代码]

在 Kubernetes 中，每个 Service 和 Pod 都会被分配一个 DNS 名称，使得集群内的应用可以通过稳定的域名访问其他服务，而无需依赖易变的 IP 地址。Kubernetes DNS 的解析规则基于 Service 和 Pod 的命名空间、名称和类型自动生成。

DNS 解析规则[编辑 | 编辑源代码]

Kubernetes 为 Service 和 Pod 提供以下 DNS 记录格式：

Service DNS: <service-name>.<namespace>.svc.cluster.local
Pod DNS: <pod-ip-address>.<namespace>.pod.cluster.local（仅适用于有 hostname 的 Pod）

工作原理[编辑 | 编辑源代码]

Kubernetes DNS 由以下组件协作完成： 1. CoreDNS/kube-dns: 运行在集群内的 DNS 服务器。 2. kubelet: 在每个节点上配置容器的 DNS 解析设置。 3. kube-proxy: 管理 Service 的 IP 和端口映射。

配置示例[编辑 | 编辑源代码]

Service DNS 示例[编辑 | 编辑源代码]

以下是一个名为 `web-service` 的 Service 及其 DNS 解析示例：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-service
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: web
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080

在集群内的 Pod 中，可以通过以下域名访问该服务：

# 查询 Service 的 DNS 记录
nslookup web-service.default.svc.cluster.local

输出示例：

Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-service.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.96.123.45 web-service.default.svc.cluster.local

Pod DNS 示例[编辑 | 编辑源代码]

如果 Pod 设置了 `hostname` 和 `subdomain`，其 DNS 记录如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-pod
  namespace: default
spec:
  hostname: web-host
  subdomain: web-subdomain
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx

DNS 解析结果：

nslookup web-host.web-subdomain.default.svc.cluster.local

高级配置[编辑 | 编辑源代码]

自定义 DNS 设置[编辑 | 编辑源代码]

可以通过修改 `coredns` 的 ConfigMap 自定义 DNS 行为：

kubectl edit configmap coredns -n kube-system

示例配置片段：

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health {
           lameduck 5s
        }
        ready
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           pods insecure
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }

实际应用场景[编辑 | 编辑源代码]

1. 微服务通信: 前端 Pod 通过 backend-service.default.svc.cluster.local 访问后端服务。 2. 跨命名空间访问: 使用 database.prod.svc.cluster.local 访问生产环境的数据库。 3. StatefulSet 解析: StatefulSet 的 Pod 具有稳定的 DNS 名称（如 web-0.web-service.default.svc.cluster.local）。

故障排查[编辑 | 编辑源代码]

常见问题及解决方法：

DNS 解析失败: 检查 CoreDNS Pod 是否正常运行：

  kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns

自定义域名无效: 确保 CoreDNS ConfigMap 配置正确。
网络策略限制: 检查 NetworkPolicy 是否允许 DNS 流量（UDP/TCP 端口 53）。

数学原理[编辑 | 编辑源代码]

DNS 查询延迟可通过以下公式估算（假设无缓存）： $T_{q u e r y} = T_{l o o k u p} + \sum_{i = 1}^{n} (R T T_{i})$ 其中：

$T_{l o o k u p}$ 是本地 DNS 处理时间
$R T T_{i}$ 是到第 i 个上游服务器的往返时间

总结[编辑 | 编辑源代码]

Kubernetes DNS 是服务发现的关键组件，通过自动化的域名解析简化了集群内通信。理解其工作原理和配置方法对于调试分布式应用至关重要。