Kubernetes DNS 继承，Pod 如何获取上级 Service 的域名记录？

在 Kubernetes 集群中，DNS 服务是服务发现和网络通信的核心组件，它允许集群内的应用程序通过服务名称（Service Name）或 Pod 名称进行相互通信，而无需关心具体的 IP 地址，Kubernetes 的 DNS 系统不仅提供了基础的名称解析功能，还通过一种称为“继承”的机制，实现了更灵活、更高效的服务发现和配置管理，本文将深入探讨 Kubernetes DNS 继承的原理、实现方式及其在实际应用中的价值。

Kubernetes DNS 的基础架构

Kubernetes 的 DNS 服务通常由 CoreDNS 或 kube-dns 提供，它们作为集群内的 DaemonSet 或 Deployment 运行，负责处理所有的 DNS 查询请求，CoreDNS 是目前默认的 DNS 实现，它通过插件化的架构提供了丰富的功能，包括服务发现、Pod 发现、外部名称解析等。

在 Kubernetes 中，每个 Service 都会被分配一个 DNS 记录，格式为 <service-name>.<namespace>.svc.cluster.local，在 default 命名空间中名为 my-service 的 Service，其完全限定域名（FQDN）为 my-service.default.svc.cluster.local，同样，每个 Pod 也会被分配一个 DNS 记录，格式为 <pod-name>.<namespace>.pod.cluster.local。

什么是 DNS 继承？

DNS 继承是 Kubernetes DNS 系统中的一种机制，它允许子域名自动继承父域名的 DNS 记录，这种机制简化了应用程序的配置，特别是在处理多个服务或 Pod 时，减少了重复配置的需要。

Kubernetes 会为每个命名空间创建一个默认的 DNS 后缀，即 <namespace>.svc.cluster.local 和 <namespace>.pod.cluster.local，当应用程序在同一个命名空间中查询一个服务或 Pod 时，可以省略后缀，系统会自动添加默认的后缀进行解析，在 default 命名空间中，查询 my-service 时，系统会自动将其解析为 my-service.default.svc.cluster.local。

DNS 继承的实现方式

Kubernetes 的 DNS 继承是通过 CoreDNS 的 kubernetes 插件实现的，该插件会根据查询的类型和上下文，自动应用适当的默认后缀，以下是几种常见的继承场景：

服务名称的继承

当应用程序在同一个命名空间中查询服务名称时,CoreDNS 会自动添加 <namespace>.svc.cluster.local 后缀。

查询 my-service → 解析为 my-service.default.svc.cluster.local
查询 another-service → 解析为 another-service.default.svc.cluster.local

Pod 名称的继承

类似地,当查询 Pod 名称时，CoreDNS 会自动添加 <namespace>.pod.cluster.local 后缀。

查询 my-pod → 解析为 my-pod.default.pod.cluster.local
查询 another-pod → 解析为 another-pod.default.pod.cluster.local

跨命名空间的查询

如果应用程序需要查询其他命名空间中的服务,必须指定完整的域名或包含命名空间名称。

查询 my-service 在 production 命名空间中 → 必须查询 my-service.production.svc.cluster.local
直接查询 my-service 只会在当前命名空间中查找

集群域名的继承

Kubernetes 还支持集群级别的域名继承，查询 cluster.local 时，CoreDNS 会自动添加默认的命名空间后缀，这种机制较少使用，但在某些复杂场景下可能有用。

DNS 继承的实际应用

DNS 继承在实际应用中具有以下优势：

简化配置

应用程序无需记住完整的域名,只需使用简短的服务名称即可，这减少了配置的复杂性，特别是在微服务架构中，服务之间的依赖关系可能非常复杂。

提高可移植性

当应用程序在不同命名空间之间迁移时,只要保持服务名称不变，DNS 查询仍然有效，这是因为默认后缀会自动适应新的命名空间。

减少错误

手动输入完整的域名容易出错,而 DNS 继承减少了这种可能性，忘记添加命名空间名称或拼写错误等问题可以通过继承机制避免。

配置 DNS 继承

默认情况下,DNS 继承是启用的，无需额外配置，但如果需要自定义 CoreDNS 的行为，可以通过修改 ConfigMap 或 CoreDNS 的配置文件来实现，可以添加自定义的域名后缀或修改默认的搜索域。

以下是一个 CoreDNS 的配置示例，展示了如何通过 rewrite 插件自定义 DNS 继承行为：

.:53 {
    errors
    health
    ready
    rewrite name my-service.default.svc.cluster.local custom-service.local
    kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
        pods insecure
        upstream
        fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
    }
    forward . /etc/resolv.conf
    cache 30
    loop
    reload
    loadbalance
}

常见问题与解决方案

在使用 Kubernetes DNS 继承时，可能会遇到一些常见问题，以下是两个典型问题及其解决方案：

问题 1：为什么查询服务名称时无法解析？

可能的原因包括：

服务名称拼写错误。
服务所在的命名空间与应用程序所在的命名空间不同。
CoreDNS 或 kube-dns 服务出现问题。

解决方案：

检查服务名称和命名空间是否正确。
使用 kubectl get svc -n <namespace> 确认服务是否存在。
检查 CoreDNS 的 Pod 状态：kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns。

问题 2：如何自定义 DNS 搜索域？

如果需要为应用程序添加自定义的 DNS 搜索域，可以通过修改 Pod 的 dnsConfig 字段来实现。

dnsConfig:
    searches:
        - my-custom-domain.local
        - default.svc.cluster.local

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