如何给 Pod 添加 DNS 记录？
来源：https://unsplash.com/photos/f77dx5VnBKc
我们都知道 StatefulSet 中的 Pod 是拥有单独的 DNS 记录的，比如一个 StatefulSet 名称为 etcd，而它关联的 Headless SVC 名称为 etcd-headless，那么 CoreDNS 就会为它的每个 Pod 解析如下的记录：
etcd-0.etcd-headless.default.svc.cluster.localetcd-1.etcd-headless.default.svc.cluster.local......
那么除了 StatefulSet 管理的 Pod 之外，其他的 Pod 是否也可以生成 DNS 记录呢？
如下所示，我们这里只有一个 Headless 的 SVC，并没有 StatefulSet 管理的 Pod，而是 ReplicaSet 管理的 Pod，我们可以看到貌似也生成了类似于 StatefulSet 中的解析记录。
这是怎么做到的呢？按照我们常规的理解会认为这是一个 StatefulSet 管理的 Pod，但其实这里是不同的 ReplicaSet 而已。这里的实现其实是因为 Pod 自己本身也是可以有自己的 DNS 记录的，所以我们是可以去实现一个类似于 StatefulSet 的 Pod 那样的解析记录的。
首先我们来部署一个 Deployment 管理的普通应用，其定义如下：
# nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.7.9
ports:
- containerPort: 80
部署后创建了两个 Pod：
$ kubectl apply -f nginx.yaml
deployment.apps/nginx created
$ kubectl get pod -l app=nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-5d59d67564-2cwdz 1/1 Running 0 19s 10.244.1.68 node1
nginx-5d59d67564-bp5br 1/1 Running 0 19s 10.244.2.209 node2
然后定义如下的 Headless Service:
# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
spec:
clusterIP: None
ports:
- name: http
port: 80
protocol: TCP
selector:
app: nginx
type: ClusterIP
创建该 service，并尝试解析 service DNS：
$ kubectl apply -f ervice.yaml
service/nginx created
$ kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 443/TCP 38d
nginx ClusterIP None 80/TCP 7s
$ dig @10.96.0.10 nginx.default.svc.cluster.local
; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 2573
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available
;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx.default.svc.cluster.local. IN A
;; ANSWER SECTION:
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.209
nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.68
;; Query time: 19 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:44:41 CST 2020
;; MSG SIZE rcvd: 154
然后我们对 nginx 的 FQDN 域名进行 dig 操作，可以看到返回了多条 A 记录，每一条对应一个 Pod。上面 dig 命令中使用的 10.96.0.10 就是 kube-dns 的 cluster IP，可以在 kube-system namespace 中查看：
$ kubectl -n kube-system get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 53/UDP,53/TCP 52m
接下来我们试试在 service 名字前面加上 Pod 名字交给 kube-dns 做解析：
$ dig @10.96.0.10 nginx-5d59d67564-bp5br.nginx.default.svc.cluster.local
; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx-5d59d67564-bp5br.nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NXDOMAIN, id: 10485
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 1, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available
;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx-5d59d67564-bp5br.nginx.default.svc.cluster.local. IN A
;; AUTHORITY SECTION:
cluster.local. 30 IN SOA ns.dns.cluster.local. hostmaster.cluster.local. 1606275807 7200 1800 86400 30
;; Query time: 4 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:47:31 CST 2020
;; MSG SIZE rcvd: 176
可以看到并没有得到解析结果。官方文档中有一段 Pod’s hostname and subdomain fields 说明：
“Pod 规范中包含一个可选的 hostname 字段，可以用来指定 Pod 的主机名。当这个字段被设置时，它将优先于 Pod 的名字成为该 Pod 的主机名。举个例子，给定一个 hostname 设置为 "my-host" 的 Pod， 该 Pod 的主机名将被设置为 "my-host"。Pod 规约还有一个可选的 subdomain 字段，可以用来指定 Pod 的子域名。举个例子，某 Pod 的 hostname 设置为
”“foo”，subdomain 设置为“bar”， 在名字空间“my-namespace”中对应的完全限定域名为“foo.bar.my-namespace.svc.cluster-domain.example”。
nginx.yaml 加上 subdomain 测试下看看：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
subdomain: nginx
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.7.9
ports:
- containerPort: 80
更新部署再尝试解析 Pod DNS：
$ kubectl apply -f nginx.yaml
$ kubectl get pod -l app=nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-78f58d8bcb-6kctm 1/1 Running 0 8s 10.244.2.210 node2
nginx-78f58d8bcb-6tbnv 1/1 Running 0 15s 10.244.1.69 node1
$ dig @10.96.0.10 nginx-78f58d8bcb-6kctm.nginx.default.svc.cluster.local
; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx-78f58d8bcb-6kctm.nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NXDOMAIN, id: 34172
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 1, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available
;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx-78f58d8bcb-6kctm.nginx.default.svc.cluster.local. IN A
;; AUTHORITY SECTION:
cluster.local. 30 IN SOA ns.dns.cluster.local. hostmaster.cluster.local. 1606276303 7200 1800 86400 30
;; Query time: 2 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:52:18 CST 2020
;; MSG SIZE rcvd: 176
可以看到依然不能解析，那就试试官方文档中的例子 ，不用 Deployment 直接创建 Pod 吧。第一步先将 hostname 和 subdomain 注释掉：
# individual-pods-example.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: default-subdomain
spec:
selector:
name: busybox
clusterIP: None
ports:
- name: foo # Actually, no port is needed.
port: 1234
targetPort: 1234
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: busybox1
labels:
name: busybox
spec:
hostname: busybox-1
subdomain: default-subdomain
containers:
- image: busybox:1.28
command:
- sleep
- "3600"
name: busybox
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: busybox2
labels:
name: busybox
spec:
hostname: busybox-2
subdomain: default-subdomain
containers:
- image: busybox:1.28
command:
- sleep
- "3600"
name: busybox
部署然后尝试解析 Pod DNS (注意这里 hostname 和 pod 的名字有区别，中间多了减号)：
$ kubectl apply -f individual-pods-example.yaml
$ $ dig @10.96.0.10 busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local
; <<>> DiG 9.11.3-1ubuntu1.5-Ubuntu <<>> @10.96.0.10 busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 12636
;; flags: qr aa rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
; COOKIE: 5499ded915cf1ff2 (echoed)
;; QUESTION SECTION:
;busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local. IN A
;; ANSWER SECTION:
busybox-1.default-subdomain.default.svc.cluster.local. 5 IN A 10.44.0.6
;; Query time: 0 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Fri Apr 19 15:27:38 CST 2019
;; MSG SIZE rcvd: 163
现在我们看到有 ANSWER 记录回来了，hostname 和 subdomain 二者都必须显式指定，缺一不可。一开始我们的截图中的实现方式其实也是这种方式。
现在我们修改一下之前的 nginx deployment 加上 hostname，重新解析：
$ dig @10.96.0.10 nginx.nginx.default.svc.cluster.local
; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-73.el7_6 <<>> @10.96.0.10 nginx.nginx.default.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 21127
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available
;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx.nginx.default.svc.cluster.local. IN A
;; ANSWER SECTION:
nginx.nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.211
nginx.nginx.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.70
;; Query time: 1 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Nov 25 11:55:37 CST 2020
;; MSG SIZE rcvd: 172
可以看到解析成功了，但是因为 Deployment 中无法给每个 Pod 指定不同的 hostname，所以两个 Pod 有同样的 hostname，解析出来两个 IP，跟我们的本意就不符合了。
不过知道了这种方式过后我们就可以自己去写一个 Operator 去直接管理 Pod 了，给每个 Pod 设置不同的 hostname 和一个 Headless SVC 名称的 subdomain，这样就相当于实现了 StatefulSet 中的 Pod 解析。
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