📚 课程目录第2章 CoreDNS基础回顾

2. CoreDNS 基础回顾：在 Kubernetes 中的角色、核心插件链与性能指标

在深入 eBPF 节点池 SLO 错误预算面板化之前，必须重新校准对 CoreDNS 的认知基线。CoreDNS 是 Kubernetes 集群的默认 DNS 解析引擎，其稳定性直接决定 Pod 间服务发现、集群入口流量调度以及节点池健康状态。本章从三个维度展开：角色定位、插件链架构、关键性能指标。

2.1 CoreDNS 在 Kubernetes 中的角色

CoreDNS 以 Deployment 形式运行在 kube-system 命名空间，通常由 2 个或更多副本构成高可用组。其核心职责包括：

服务发现：将 Service 名称（如 my-svc.my-ns.svc.cluster.local）解析为 Cluster IP 或 Pod IP。
Pod 解析：支持 hostname.subdomain.namespace.svc.cluster.local 格式的 Pod DNS 记录。
外部 DNS 转发：对集群外域名（如 api.example.com）向上游 DNS 服务器递归查询。
缓存与负缓存：减少上游查询压力，提升响应速度。
健康检查与就绪探针：通过 /health 和 /ready 端点暴露自身状态。

SRE 视角：CoreDNS 是集群网络的“单点依赖”——虽然本身高可用，但任何性能劣化都会引发级联故障。节点池级别的 SLO 错误预算必须将 CoreDNS 延迟和错误率作为核心输入。

2.2 核心插件链架构

CoreDNS 采用插件链（Plugin Chain）机制处理每个 DNS 查询。查询按 Corefile 中定义的顺序依次经过各插件，直到返回响应或触发错误。下图展示了 Kubernetes 场景下的典型插件链：

典型 Corefile 配置片段如下：

.:53 {
    errors
    health {
        lameduck 5s
    }
    ready
    prometheus :9153
    kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
        pods insecure
        fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        ttl 30
    }
    cache 30
    forward . /etc/resolv.conf {
        max_concurrent 1000
    }
    loop
    reload
}

  插件链关键点：
  errors：捕获并记录所有 DNS 错误，是 SLO 错误预算的原始数据源。
prometheus：暴露 /metrics 端点，输出请求量、延迟、缓存命中率等指标。
kubernetes：负责集群内部域名解析，其性能直接影响 Pod 启动速度和 Service 发现。
cache：减少重复查询，但过期缓存可能导致陈旧记录——需平衡 TTL 与一致性。
forward：外部 DNS 转发的瓶颈点，超时和并发限制是常见故障源。

2.3 关键性能指标

为构建节点池 SLO 错误预算，必须从 CoreDNS 的 Prometheus 指标中提取以下核心维度：

指标名称	类型	标签	SLO 相关含义
`coredns_dns_requests_total`	Counter	zone, family, proto, server, type	总请求量，用于计算错误率分母
`coredns_dns_responses_total`	Counter	zone, rcode, server	按响应码（NOERROR, NXDOMAIN, SERVFAIL 等）统计，SERVFAIL 计入错误预算
`coredns_dns_request_duration_seconds`	Histogram	zone, type, server	请求延迟分布，用于计算延迟 SLO（如 p99 < 100ms）
`coredns_forward_requests_total`	Counter	to, rcode	上游转发请求量，上游超时直接导致 SERVFAIL
`coredns_cache_hits_total`	Counter	server, type	缓存命中次数，低命中率意味着更多上游压力
`coredns_cache_misses_total`	Counter	server, type	缓存未命中次数，与命中率共同反映缓存效率
`coredns_health_request_failures_total`	Counter	—	健康检查失败次数，预示 Pod 可能不健康

常见陷阱：NXDOMAIN（域名不存在）通常不计入错误预算，但大量 NXDOMAIN 可能表明客户端配置错误或缓存污染。SRE 应区分“服务端错误”（SERVFAIL, REFUSED）与“客户端错误”（NXDOMAIN, FORMERR），避免错误预算被误消耗。

2.4 节点池维度的指标聚合

在 eBPF 节点池场景中，CoreDNS 指标需要按 节点池标签（如 node_pool=spot、node_pool=ondemand）进行聚合。典型 PromQL 查询示例：

# 按节点池聚合的错误率（SERVFAIL / 总请求）
sum by (node_pool) (
  rate(coredns_dns_responses_total{rcode="SERVFAIL"}[5m])
)
/
sum by (node_pool) (
  rate(coredns_dns_requests_total[5m])
)

# 按节点池聚合的 p99 延迟
histogram_quantile(0.99,
  sum by (le, node_pool) (
    rate(coredns_dns_request_duration_seconds_bucket[5m])
  )
)