Kubernetes中的服务和Pod DNS解析机制详解-优快云博客

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Kubernetes中的服务和Pod DNS解析机制详解

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概述

在Kubernetes集群中，DNS服务是服务发现的核心组件之一。Kubernetes会自动为集群中的Service和Pod创建DNS记录，使得工作负载可以通过稳定的DNS名称而非易变的IP地址来访问服务。本文将深入解析Kubernetes中的DNS工作机制，帮助您理解如何利用DNS来发现和访问集群中的服务。

核心机制

Kubernetes通过kubelet为每个Pod配置DNS解析，使得运行在容器中的应用程序可以通过服务名称而非IP地址来访问其他服务。这一机制主要包含以下几个关键点：

DNS记录自动创建：Kubernetes会为Service和Pod自动创建DNS记录
搜索域配置：每个Pod的DNS搜索列表默认包含Pod所在命名空间和集群的默认域
命名空间感知：DNS查询结果会根据发起查询的Pod所在命名空间而变化

命名空间与DNS解析

Kubernetes的DNS解析具有命名空间感知能力，这意味着：

不指定命名空间的DNS查询会被限制在Pod所在命名空间内
要访问其他命名空间的服务，需要在DNS查询中明确指定命名空间

示例场景：假设有一个位于test命名空间的Pod，要访问位于prod命名空间的data服务：

查询data：无结果（使用Pod的test命名空间）
查询data.prod：成功解析（明确指定了命名空间）

DNS记录类型详解

Service的DNS记录

A/AAAA记录

常规Service：
- 格式：<service-name>.<namespace>.svc.<cluster-domain>
- 解析到Service的Cluster IP
Headless Service：
- 格式相同
- 解析到该Service选择的所有Pod的IP集合

SRV记录

为Service中的命名端口创建SRV记录：

格式：_<port-name>._<port-protocol>.<service-name>.<namespace>.svc.<cluster-domain>
常规Service：解析到端口号和域名
Headless Service：为每个后端Pod生成记录，包含端口号和Pod域名

Pod的DNS记录

A/AAAA记录

Pod的DNS名称格式通常为： <pod-ip>.<namespace>.pod.<cluster-domain>

例如IP为172.17.0.3的Pod在default命名空间中的DNS名称为： 172-17-0-3.default.pod.cluster.local

主机名和子域

Pod可以通过以下字段自定义DNS名称：

hostname字段：
- 覆盖默认的Pod名称作为主机名
- 例如设置为my-host，则Pod主机名为my-host
subdomain字段：
- 表示Pod属于命名空间的子组
- 与同名Headless Service配合使用时，会生成完整FQDN

示例配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox1
spec:
  hostname: busybox-1
  subdomain: busybox-subdomain
  ...

当存在同名Headless Service时，Pod的FQDN为： busybox-1.busybox-subdomain.my-namespace.svc.cluster-domain.example

setHostnameAsFQDN字段

从Kubernetes 1.22开始稳定支持：

默认情况下，Pod的hostname命令返回短主机名
设置setHostnameAsFQDN: true后，hostname和hostname --fqdn都返回完整FQDN

注意：Linux内核限制主机名不超过64字符，过长的FQDN会导致Pod启动失败。

DNS策略配置

Kubernetes支持以下Pod级别的DNS策略（通过dnsPolicy字段配置）：

Default：继承节点DNS配置
ClusterFirst（默认）：
- 不匹配集群域的查询转发到上游DNS
- 支持自定义存根域和上游DNS服务器
ClusterFirstWithHostNet：
- 用于hostNetwork: true的Pod
- Windows不支持此策略
None：
- 忽略Kubernetes DNS设置
- 必须通过dnsConfig字段提供自定义配置

自定义DNS配置

通过dnsConfig字段可以精细控制Pod的DNS设置：

nameservers：自定义DNS服务器列表（最多3个）
searches：DNS搜索域列表（最多32个，总长度不超过2048）
options：DNS解析选项

示例配置：

dnsConfig:
  nameservers:
    - 192.0.2.1
  searches:
    - ns1.svc.cluster-domain.example
    - my.dns.search.suffix
  options:
    - name: ndots
      value: "2"
    - name: edns0