即便Service有了IP，但是若集群上有1000+Service，使用IP地址去访问是不可能的事情，所以我们需要以Service的名称来访问服务。

由于k8s上的服务是动态管理的，随时有可能创建删除。如果使用传统的DNS解析那么每一次创建一个服务就得去手动管理其解析记录。

服务发现在it领域有很多种解决方法，如Zookeeper，Euraka，Consul等。如果使用这些方法的话服务注册和发现能很好解决，但名称解析依然无法联动，因而k8s没有使用这总服务发现机制，而是将传统的DNS服务直接提供了一个云原生解决方案，它支持从APIServer上动态加载相关的Service信息及端点信息，并自动生成资源记录。

这种DNS就成了k8s上服务注册和服务发现的动态总线：kubeDNS。

其实现方案上有3代：

  • 第一代：SkyDNS
  • 第二代：KubeDNS
  • 第三代：CoreDNS

K8S的服务发现

在K8S中服务发现有两种方法，基于环境变量或基于DNS服务。

基于环境变量的服务发现

在k8s中基于环境变量的方法又有两种：

（1）Kubernetes Service环境变量

Kubernetes为每个Service资源生成包括以下形式的环境变量在内一系列环境变量，在同一名称空间中创建的Pod对象都会自动拥有这些变量：

bash
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{SVCNAME}_SERVICE_HOST
{SVCNAME}_SERVICE_PORT

default名称空间：创建的demoapp Service，意味着default名称空间下的每个Pod内部会被自动注入 DEMOAPP_SERVICE_HOST:ClusterIP ， DEMOAPP_SERVICE_PORT=80

#####（2）Docker Link形式的环境变量

Docker使用–link选项实现容器连接时所设置的环境变量形式，具体使用方式请参考Docker的相关文档。在创建Pod对象时，kubernetes也会把与此形式兼容的一系列环境变量注入到Pod对象中。

基于DNS的服务发现

基于DNS的服务发现，对于每个Service对象，都会具有以下3个类型的DNS资源记录。

1）根据ClusterIP的地址类型，为IPv4生成A记录，为IPv6生成AAAA记录；
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<service>.<ns>.svc.<zone>. <ttl>  IN  A  <cluster-ip>
<service>.<ns>.svc.<zone>. <ttl> IN AAAA <cluster-ip>

# 如有个service为demoapp，其固定的DNS名称即为:
demoapp.default.svc.cluster.local.   
# 如果部署集群时没有指定域名那么其<zone>即为cluster.local.

验证

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# 当前集群上有一个demoapp的svc地址为10.111.8.128。
root@k8s-master01:~# kubectl get svc demoapp
NAME      TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
demoapp   NodePort   10.111.8.128   <none>        80:31156/TCP   13d

# 进入一个pod进行解析
[root@demoapp-5f7d8f9847-jrfm6 /]# nslookup demoapp.default.svc.cluster.local.
Server:         10.96.0.10     # dns服务器地址，此为CoreDNS服务的地址
Address:        10.96.0.10#53

Name:   demoapp.default.svc.cluster.local
Address: 10.111.8.128    # 得到的地址

# CoreDNS服务地址
root@k8s-master01:~# kubectl get svc -n kube-system
NAME       TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
kube-dns   ClusterIP   10.96.0.10   <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   13d

# 每创建一个pod都会在其/etc/resolve.conf中指定其nameserver为kube-dns的地址
root@k8s-master01:~# kubectl exec demoapp-5f7d8f9847-jrfm6 -- cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
# 上述search参数中指定的DNS各搜索域，是以次序指定的几个域名后缀，它们各自的如下所示。  
# <ns>.svc.<zone>：附带有特定名称空间的域名，例如default.svc.cluster.local；
# svc. <zone>：附带了Kubernetes标识Service专用子域svc的域名，例如svc.cluster.local
# <zone>：集群本地域名，例如cluster.local。


# 查看kube-dns详细信息
root@k8s-master01:~# kubectl describe svc kube-dns -n kube-system
Name:              kube-dns
Namespace:         kube-system
Labels:            k8s-app=kube-dns
                   kubernetes.io/cluster-service=true
                   kubernetes.io/name=CoreDNS
Annotations:       prometheus.io/port: 9153
                   prometheus.io/scrape: true
Selector:          k8s-app=kube-dns
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  SingleStack
IP Families:       IPv4
IP:                10.96.0.10
IPs:               10.96.0.10
Port:              dns  53/UDP
TargetPort:        53/UDP
Endpoints:         10.244.0.4:53,10.244.0.5:53      # 其后端有两个端点
Port:              dns-tcp  53/TCP
TargetPort:        53/TCP
Endpoints:         10.244.0.4:53,10.244.0.5:53
Port:              metrics  9153/TCP
TargetPort:        9153/TCP
Endpoints:         10.244.0.4:9153,10.244.0.5:9153
Session Affinity:  None
Events:            <none>

# 查看kube-dns的后端端点。
root@k8s-master01:~# kubectl get pods -o wide -n kube-system -l 'k8s-app=kube-dns'
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
coredns-57d4cbf879-p5c58   1/1     Running   1          13d   10.244.0.4   k8s-master01   <none>           <none>
coredns-57d4cbf879-rfdsk   1/1     Running   1          13d   10.244.0.5   k8s-master01   <none>           <none>
# coredns会始终监视着APIServer中的资源变动，删除一个Service其将无法解析。
2）为每个定义了名称的端口生成一个SRV记录，未命名的端口号则不具有该记录；
bash
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# SRV是用来实现服务发现的
_<port>._<protocol>.<service>.<ns>.svc.<zone>. <ttl>  IN  SRV  <weight> <priority>  <port-number>  <service>.<ns>.svc.<zone>.
3）对于每个给定的A记录或AAAA记录都要生成PTR记录，
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# PTR记录各自的格式如下所示
<d>.<c>.<b>.<a>.in-addr.arpa.  <ttl>  IN  PTR <service>.<ns>.svc.<zone>.
h4.h3.h2.h1.g4.g3.g2.g1.f4.f3.f2.f1.e4.e3.e2.e1.d4.d3.d2.d1.c4.c3.c2.c1.b4.b3.b2.b1.a4.a3.a2.a1.ip6.arpa <ttl> IN PTR <service>.<ns>.svc.<zone>.

验证PTR记录

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# 查询demoapp-svc的ServiceIP 
root@k8s-master01:~# kubectl get svc demoapp-svc
NAME          TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
demoapp-svc   ClusterIP   10.97.72.1   <none>        80/TCP    6d22h

# 在pod中对其进行反向解析
root@k8s-master01:~# kubectl exec demoapp-5f7d8f9847-jrfm6 -- nslookup -A 10.97.72.1
*** Invalid option: A
1.72.97.10.in-addr.arpa name = demoapp-svc.default.svc.cluster.local.

# 在pod中做正向解析
root@k8s-master01:~# kubectl exec demoapp-5f7d8f9847-jrfm6 -- nslookup 10.97.72.1
1.72.97.10.in-addr.arpa name = demoapp-svc.default.svc.cluster.local.

root@k8s-master01:~# kubectl exec demoapp-5f7d8f9847-jrfm6 -- nslookup demoapp-svc.default.svc.cluster.local.
Server:         10.96.0.10
Address:        10.96.0.10#53

Name:   demoapp-svc.default.svc.cluster.local
Address: 10.97.72.1

前面在default名称空间中创建Service对象demoapp-svc的地址为10.97.72.1，且为TCP协议的80端口取名http，对于默认的cluster.local域名来说，此它会拥有如下3个DNS资源记录。

  • A记录：demoapp-svc.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.97.72.1；
  • SRV记录：_http._tcp.demoapp-svc.default.svc.cluster.local. 30 IN SRV 0 100 80 demoapp-svc.default.svc.cluster.local.
  • PTR记录：1.72.97.10.in-addr.arpa. 30 IN PTR demoapp-svc.default.svc.cluster.local.

CoreDNS配置

有时候我们需要对CoreDNS进行配置，对其增加一些解析的功能，CoreDNS在kube-system名称空间下，其配置文件也是由ConfigMap来提供的

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root@k8s-master01:~# kubectl get cm coredns -n kube-system
NAME      DATA   AGE
coredns   1      13d

编辑coredns配置文件

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root@k8s-master01:~# kubectl edit cm coredns -n kube-system
# Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored,
# and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be
# reopened with the relevant failures.
#
apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors           # 表示将错误日志发往标准输出
        health {         # 做健康状态检测
           lameduck 5s
        }
        ready            # 所有状态就绪后才能报告自身为健康
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {     # 集群解析区域
           pods insecure
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
           ttl 30
        }
        prometheus :9153                   # 向外输出prometheus兼容的指标数据
        forward . /etc/resolv.conf {			 # 前向转发，若pod dns无法解析，就调用宿主机的/etc/resolv.conf文件中的dns服务器进行解析。
           max_concurrent 1000
        }
 #       forward . 223.6.6.6 223.5.5.5 {         # 可以自己指定公网上的dns服务器地址
 #          max_concurrect 1000
 #          except mylinuxops.com.                # 排除某个域名，不需要外网dns解析
 #       }
 #       forward mylinuxops.com. 43.123.45.22     # 使用forward 对排除的域名进行单独解析
 #                                                 一个配置段中只能出现一个forward . 否则将冲突。
        cache 30
        loop
        reload                    # 修改后自动重载
        loadbalance								# 若某个记录后有多条A记录，他会在多个A记录中轮询
    }
kind: ConfigMap
metadata:
  creationTimestamp: "2021-06-28T10:53:46Z"
  name: coredns
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "264"
  uid: a7bb8e7b-90f1-416f-bbcc-111f715a0171