Какой сервер в Kubernetes отвечает за DNS?

DNS в Kubernetes: архитектура и компоненты

В Kubernetes за DNS-разрешение отвечает не один сервер, а распределённая система, состоящая из нескольких компонентов. Основную роль играет CoreDNS (или ранее kube-dns), который является стандартным DNS-сервером кластера, но критически важны и другие элементы.

Ключевые компоненты DNS-системы Kubernetes

CoreDNS — это гибкий, расширяемый DNS-сервер, который стал стандартным компонентом начиная с Kubernetes 1.13. Он работает как набор подов (обычно в пространстве имён kube-system) и обслуживает DNS-запросы внутри кластера.

Kubelet на каждом узле отвечает за настройку файла /etc/resolv.conf в каждом поде, указывая на IP-адрес службы CoreDNS.

Kube-proxy обеспечивает сетевую маршрутизацию к сервисам Kubernetes, что позволяет CoreDNS взаимодействовать с другими компонентами.

Как работает DNS-резолвинг в кластере

Когда пода отправляет DNS-запрос (например, на my-service.default.svc.cluster.local), процесс происходит следующим образом:

1. Локальный резолвинг: Запрос из пода перенаправляется на IP-адрес CoreDNS, прописанный в /etc/resolv.conf пода.
2. Обработка в CoreDNS: CoreDNS обрабатывает запрос, используя плагины:
   • kubernetes — для разрешения имён Kubernetes-сервисов и подов
   • forward — для перенаправления внешних запросов на вышестоящие DNS-серверы
3. Возврат результата: CoreDNS возвращает соответствующий IP-адрес (ClusterIP для сервиса или IP пода).

Конфигурация CoreDNS

Конфигурационный файл CoreDNS (Corefile) определяет логику обработки DNS-запросов. Стандартная конфигурация выглядит так:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
data:
  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
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }

Важные параметры:

• kubernetes cluster.local — зона для Kubernetes-ресурсов
• pods insecure — разрешение DNS-имён для подов
• forward . /etc/resolv.conf — перенаправление внешних запросов
• cache 30 — кэширование результатов на 30 секунд

Типы DNS-записей в Kubernetes

CoreDNS автоматически создаёт несколько типов DNS-записей:

1. Записи для сервисов:

   • my-svc.my-namespace.svc.cluster.local → ClusterIP сервиса
   • Для headless-сервисов (без ClusterIP) возвращаются IP-адреса всех подов

2. Записи для подов:

   • При включённой опции pods insecure создаются записи вида pod-ip.my-namespace.pod.cluster.local

Мониторинг и отладка DNS

Для проверки работы DNS-системы используйте:

# Запустите тестовый под для диагностики
kubectl run dns-test --image=busybox:1.28 --rm -it --restart=Never -- nslookup kubernetes.default

# Проверьте состояние подов CoreDNS
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns

# Просмотрите логи CoreDNS
kubectl logs -n kube-system deployment/coredns --tail=50

# Проверьте конфигурацию DNS в поде
kubectl exec -it <pod-name> -- cat /etc/resolv.conf

Распространённые проблемы и решения

1. DNS-запросы не разрешаются:

   • Проверьте, работают ли поды CoreDNS
   • Убедитесь, что Kubelet правильно настраивает /etc/resolv.conf
   • Проверьте сетевые политики, которые могут блокировать DNS-трафик (порт 53)

2. Медленное разрешение DNS:

   • Увеличьте кэширование в конфигурации CoreDNS
   • Проверьте ограничения ресурсов для подов CoreDNS
   • Рассмотрите использование NodeLocal DNSCache для снижения нагрузки

3. Проблемы с внешним DNS:

   • Проверьте настройки forward в Corefile
   • Убедитесь, что в конфигурации есть корректные upstream DNS-серверы

Эволюция DNS в Kubernetes

Исторически в Kubernetes использовался kube-dns, который состоял из трёх контейнеров: kube-dns (на основе dnsmasq), dnsmasq и sidecar для health checks. В 2018 году CoreDNS стал рекомендованным вариантом благодаря:

• Более простой архитектуре (один процесс)
• Гибкой модульной системе плагинов
• Лучшей производительности и стабильности
• Поддержке DNSSEC и других современных стандартов

Таким образом, хотя CoreDNS является центральным DNS-сервером в Kubernetes, его работа зависит от корректного взаимодействия с Kubelet, kube-proxy и сетевыми плагинами CNI. Понимание этой взаимосвязанной системы важно для эффективного развёртывания, мониторинга и отладки приложений в Kubernetes-кластерах.