📚 课程目录第2章 Kubernetes DNS基础

2. Kubernetes DNS 基础：CoreDNS 架构、Pod DNS 解析流程、Service 发现原理

在 Kubernetes 集群中，DNS 是服务发现的核心基础设施。理解 CoreDNS 的架构、Pod 的 DNS 解析流程以及 Service 的发现原理，是诊断 DNS 故障、设计高可用控制平面的前提。本章从这三个维度展开，为后续的故障域隔离策略奠定理论基础。

2.1 CoreDNS 架构

CoreDNS 是 Kubernetes 1.13 及之后版本的默认 DNS 组件，以 Deployment 形式运行在 kube-system 命名空间中。它采用插件化架构，通过 Chain-of-Plugins 机制处理 DNS 查询。

  核心组件：
  CoreDNS Pod：通常以 2 副本部署，每个 Pod 包含一个 coredns 容器。
ConfigMap：coredns，存储 CoreDNS 配置文件 Corefile，定义插件链。
Service：kube-dns（ClusterIP），作为 DNS 查询入口。
EndpointSlice：动态维护 CoreDNS Pod 的 IP 列表。

关键配置示例（Corefile）：

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

2.2 Pod DNS 解析流程

当 Pod 发起 DNS 查询时，解析过程遵循以下步骤。理解这一流程有助于定位 DNS 超时或解析失败的根本原因。

步骤	组件	动作	说明
1	Pod 内 /etc/resolv.conf	查询 nameserver	Pod 的 resolv.conf 指向 kube-dns Service 的 ClusterIP（如 10.96.0.10）
2	kube-proxy (iptables/IPVS)	DNAT 转发	将 ClusterIP 请求负载均衡到 CoreDNS Pod 的 Endpoint
3	CoreDNS Pod	接收查询	CoreDNS 监听 53 端口，接收 DNS 查询请求
4	CoreDNS 插件链	处理查询	按 kubernetes → forward → cache 顺序处理
5	CoreDNS Pod	返回响应	将解析结果返回给 Pod

2.3 Service 发现原理

Kubernetes 中的 Service 发现依赖 DNS 记录。CoreDNS 的 kubernetes 插件自动为每个 Service 和 Pod 生成 DNS 记录，格式遵循 <service>.<namespace>.svc.cluster.local。

  DNS 记录类型：
  A/AAAA 记录：Service 的 ClusterIP（Headless Service 返回 Pod IP 列表）。
SRV 记录：命名端口对应的端口号和域名。
PTR 记录：反向 DNS 查询，从 IP 到域名。

查询域名	返回结果	示例
`my-svc.my-ns.svc.cluster.local`	ClusterIP (10.96.1.1)	普通 Service 发现
`my-svc.my-ns.svc`	ClusterIP (10.96.1.1)	省略 cluster.local 后缀
`my-svc.my-ns`	ClusterIP (10.96.1.1)	同命名空间可省略 svc
`my-headless-svc.my-ns.svc.cluster.local`	Pod IP 列表	Headless Service 返回所有 Pod IP
`_http._tcp.my-svc.my-ns.svc.cluster.local`	SRV 记录	命名端口发现

常见陷阱：

search 域配置：Pod 的 resolv.conf 包含 search 域（如 my-ns.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local），短域名查询会依次尝试追加 search 域，可能导致查询延迟或错误匹配。
Headless Service 的 DNS 行为：Headless Service（clusterIP: None）不提供 ClusterIP，DNS 查询直接返回所有就绪 Pod 的 IP 列表，适用于 StatefulSet 等场景。
ExternalName Service：返回 CNAME 记录，将集群内部域名映射到外部域名，不经过 CoreDNS 的 kubernetes 插件处理。

2.4 故障域视角下的 DNS 关键点

从故障域隔离的角度，DNS 组件（CoreDNS Pod、kube-dns Service、kube-proxy 规则）与控制平面组件（kube-apiserver、etcd）之间存在依赖关系。CoreDNS 的 kubernetes 插件需要访问 kube-apiserver 来获取 Service 和 Endpoint 信息。如果控制平面出现故障，CoreDNS 可能无法更新 DNS 记录，但已缓存的记录仍可正常响应。

  故障隔离要点：
  CoreDNS 副本分布：建议将 CoreDNS Pod 分布到不同节点或可用区，避免单点故障。
kube-dns Service 的 ClusterIP：该 IP 在集群生命周期内固定，但 kube-proxy 规则依赖控制平面健康。
缓存策略：CoreDNS 的 cache 插件可以缓存 DNS 记录，在控制平面短暂不可用时仍能提供服务。

掌握 CoreDNS 的架构、Pod 的 DNS 解析流程以及 Service 的发现原理，是后续章节中设计 DNS 故障域隔离策略的基础。下一章将深入分析 DNS 故障的常见场景及其根因。