11.2 KubeDNS 与 CoreDNS：Kubernetes 集群中的 DNS 解析服务

在Kubernetes（K8s）集群中，服务发现与通信是确保各个Pod之间、Pod与集群外部资源之间顺畅交互的关键环节。为了实现这一目标，Kubernetes引入了DNS服务，以支持基于域名的服务查找。在这一章节中，我们将深入探讨KubeDNS与CoreDNS这两种在Kubernetes中广泛使用的DNS解决方案，包括它们的作用、架构、配置、以及从KubeDNS到CoreDNS的迁移路径。

11.2.1 引言

在Kubernetes集群中，每个Pod都会被分配一个唯一的IP地址，但这些IP地址可能会随着Pod的重新调度或集群扩展而改变。因此，直接使用IP地址进行服务间的通信不仅不灵活，而且难以维护。为了解决这个问题，Kubernetes引入了Service资源，它定义了一组Pod的逻辑集合以及访问这些Pod的策略。而DNS服务则负责将这些Service名称解析为可访问的IP地址或域名，从而实现了服务的透明发现和访问。

KubeDNS是早期Kubernetes版本中的默认DNS服务，而CoreDNS则是其后继者，自Kubernetes 1.11版本起被推荐为默认的DNS解决方案。CoreDNS以其高性能、可扩展性和灵活性赢得了广泛的认可。

11.2.2 KubeDNS 概述

1. KubeDNS 架构

KubeDNS主要由几个关键组件组成：

• kube2sky：一个监听Kubernetes API Server的组件，负责将Kubernetes Service和Endpoints信息转换为DNS记录。
• skydns：DNS服务器，根据kube2sky提供的DNS记录，响应DNS查询请求。
• etcd（可选）：一个分布式键值存储系统，用于存储DNS记录，但在某些配置中，kube2sky可直接向skydns提供数据，无需etcd。

2. 工作原理

当Pod需要解析某个Service的域名时，它会向集群内的DNS服务（默认是KubeDNS）发送查询请求。KubeDNS通过查询其内部存储的DNS记录（由kube2sky根据Kubernetes Service和Endpoints信息生成），返回对应的IP地址。这样，Pod就能通过域名而非IP地址来访问服务了。

3. 优缺点

• 优点：作为Kubernetes早期的DNS解决方案，KubeDNS为服务发现提供了基本的支持。
• 缺点：随着Kubernetes的发展，KubeDNS在扩展性、灵活性及性能优化方面逐渐显现出局限性，且不再作为官方推荐的DNS解决方案。

11.2.3 CoreDNS 概述

1. CoreDNS 架构

CoreDNS是一个采用插件化架构的DNS服务器，它允许用户通过配置插件来扩展其功能。在Kubernetes集群中，CoreDNS通常作为Cluster DNS服务运行，直接监听Kubernetes API Server，获取Service和Endpoints信息，并据此生成DNS记录。

2. 插件体系

CoreDNS的强大之处在于其丰富的插件生态。一些关键的插件包括：

• kubernetes：用于从Kubernetes API Server中获取Service和Endpoints信息，并生成DNS记录。
• forward：允许将未解析的查询转发到其他DNS服务器。
• cache：提供DNS查询缓存功能，提升性能。
• loop：防止DNS查询陷入无限循环。

3. 工作原理

CoreDNS的工作原理与KubeDNS类似，但更加灵活和高效。它直接监听Kubernetes API Server的变更，实时更新DNS记录。当Pod发起DNS查询时，CoreDNS根据请求内容，结合其内部存储的DNS记录，返回相应的解析结果。

4. 优缺点

• 优点：高性能、可扩展性强、配置灵活、支持丰富的插件生态，是Kubernetes官方推荐的DNS解决方案。
• 缺点：相对于KubeDNS，CoreDNS的配置可能稍显复杂，需要一定的学习和实践才能熟练掌握。

11.2.4 从KubeDNS到CoreDNS的迁移

随着Kubernetes的发展，许多集群管理员选择将现有的KubeDNS部署迁移到CoreDNS。这一过程通常涉及以下几个步骤：

1. 评估与规划

首先，需要对当前KubeDNS的部署进行评估，了解集群的DNS需求、服务规模及网络环境等。然后，规划CoreDNS的部署方案，包括选择合适的插件、配置DNS策略等。

2. 部署CoreDNS

根据规划，部署CoreDNS服务。这通常涉及创建CoreDNS的Deployment和Service资源，并配置相应的插件和参数。

3. 测试与验证

在将DNS服务切换到CoreDNS之前，进行全面的测试以验证其功能和性能。确保所有Pod都能通过域名正确解析并访问服务。

4. 切换DNS服务

在确保CoreDNS稳定运行且通过所有测试后，将集群的DNS服务从KubeDNS切换到CoreDNS。这通常涉及修改kubelet的配置，使其使用CoreDNS作为DNS解析器。

5. 监控与优化

切换后，持续监控CoreDNS的性能和稳定性，并根据需要进行优化调整。同时，定期评估集群的DNS需求变化，适时更新CoreDNS的配置和插件。

11.2.5 总结

KubeDNS与CoreDNS作为Kubernetes集群中的DNS解决方案，各有其特点与适用场景。随着Kubernetes的不断发展，CoreDNS凭借其高性能、可扩展性和灵活性成为了官方推荐的DNS服务。了解并熟练掌握CoreDNS的配置与管理，对于构建稳定、高效的Kubernetes集群至关重要。通过从KubeDNS到CoreDNS的迁移，集群管理员可以进一步提升集群的服务发现与通信能力，为应用的部署与运维提供更加坚实的支撑。