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在 TKE 集群中使用 NodeLocal DNS Cache

最近更新时间：2023-09-08 19:13:06

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本页目录：

操作场景

通过在集群节点上以 Daemonset 的形式运行 NodeLocal DNS Cache，能够大幅提升集群内 DNS 解析性能，以及有效避免 conntrack 冲突引发的 DNS 五秒延迟。
本文接下来将详细介绍如何在 TKE 集群中使用 NodeLocal DNS Cache。

操作原理

通过 DaemonSet 在集群的每个节点上部署一个 hostNetwork 的 Pod，该 Pod 是 node-cache，可以缓存本节点上 Pod 的 DNS 请求。如果存在 cache misses ，该 Pod 将会通过 TCP 请求上游 kube-dns 服务进行获取。原理图如下所示：


说明
NodeLocal DNS Cache 没有高可用性（High Availability，HA），会存在单点 nodelocal dns cache 故障（Pod Evicted/ OOMKilled/ConfigMap error/DaemonSet Upgrade），但是该现象其实是任何的单点代理（例如 kube-proxy，cni pod）都会存在的常见故障问题。

前提条件

已通过 容器服务控制台 创建了 Kubernetes 版本为 1.14 及以上的集群，且该集群中存在节点。

操作步骤

1. 一键部署 NodeLocal DNS Cache。YAML 示例如下：
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
      name: node-local-dns
      namespace: kube-system
      labels:
        kubernetes.io/cluster-service: "true"
        addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
      name: node-local-dns
      namespace: kube-system
data:
      Corefile: |
        cluster.local:53 {
            errors
            cache {
                    success 9984 30
                    denial 9984 5
            }
            reload
            loop
            bind 169.254.20.10
            forward . __PILLAR__CLUSTER__DNS__ {
                    force_tcp
            }
            prometheus :9253
            health 169.254.20.10:8080
            }
        in-addr.arpa:53 {
            errors
            cache 30
            reload
            loop
            bind 169.254.20.10
            forward . __PILLAR__CLUSTER__DNS__ {
                    force_tcp
            }
            prometheus :9253
            }
        ip6.arpa:53 {
            errors
            cache 30
            reload
            loop
            bind 169.254.20.10
            forward . __PILLAR__CLUSTER__DNS__ {
                    force_tcp
            }
            prometheus :9253
            }
        .:53 {
            errors
            cache 30
            reload
            loop
            bind 169.254.20.10
            forward . /etc/resolv.conf {
                    force_tcp
            }
            prometheus :9253
            }
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
      name: node-local-dns
      namespace: kube-system
      labels:
        k8s-app: node-local-dns
spec:
      updateStrategy:
        rollingUpdate:
          maxUnavailable: 10%
      selector:
        matchLabels:
          k8s-app: node-local-dns
      template:
        metadata:
          labels:
            k8s-app: node-local-dns
          annotations:
            prometheus.io/port: "9253"
            prometheus.io/scrape: "true"
        spec:
          serviceAccountName: node-local-dns
          priorityClassName: system-node-critical
          hostNetwork: true
          dnsPolicy: Default  # Don't use cluster DNS.
          tolerations:
          - key: "CriticalAddonsOnly"
            operator: "Exists"
          - effect: "NoExecute"
            operator: "Exists"
          - effect: "NoSchedule"
            operator: "Exists"
          containers:
          - name: node-cache
            image: ccr.ccs.tencentyun.com/hale/k8s-dns-node-cache:1.15.13
            resources:
              requests:
                cpu: 25m
                memory: 5Mi
            args: [ "-localip", "169.254.20.10", "-conf", "/etc/Corefile", "-setupiptables=true" ]
            securityContext:
              privileged: true
            ports:
            - containerPort: 53
              name: dns
              protocol: UDP
            - containerPort: 53
              name: dns-tcp
              protocol: TCP
            - containerPort: 9253
              name: metrics
              protocol: TCP
            livenessProbe:
              httpGet:
                host: 169.254.20.10
                path: /health
                port: 8080
              initialDelaySeconds: 60
              timeoutSeconds: 5
            volumeMounts:
            - mountPath: /run/xtables.lock
              name: xtables-lock
              readOnly: false
            - name: config-volume
              mountPath: /etc/coredns
            - name: kube-dns-config
              mountPath: /etc/kube-dns
          volumes:
          - name: xtables-lock
            hostPath:
              path: /run/xtables.lock
              type: FileOrCreate
          - name: kube-dns-config
            configMap:
              name: kube-dns
              optional: true
          - name: config-volume
            configMap:
              name: node-local-dns
              items:
                - key: Corefile
                  path: Corefile.base

2. 将 kubelet 的指定 dns 解析访问地址设置为 步骤1 中创建的 local dns cache。本文提供以下两种配置方法，请根据实际情况进行选择：
依次执行以下命令，修改 kubelet 启动参数并重启。 
sed -i '/CLUSTER_DNS/c\\CLUSTER_DNS="--cluster-dns=169.254.20.10"' /etc/kubernetes/kubelet
systemctl restart kubelet
根据需求配置单个 Pod 的 dnsconfig 后重启。YAML 核心部分参考如下：
需要将 nameserver 配置为169.254.20.10。
为确保集群内部域名能够被正常解析，需要配置 searches。
适当降低 ndots 值有利于加速集群外部域名访问。
当 Pod 没有使用带有多个 dots 的集群内部域名的情况下，建议将值设为2。
dnsConfig:
       nameservers: ["169.254.20.10"]
       searches: 
         - default.svc.cluster.local
         - svc.cluster.local
         - cluster.local
       options:
         - name: ndots
           value: "2"

配置验证

本次测试集群为 Kubernetes 1.14 版本集群。在通过上述步骤完成 NodeLocal DNSCache 组件部署之后，可以参照以下方法进行验证：
1. 选择一个 debug pod，调整 kubelet 参数或者配置 dnsConfig 后重启。
2. Dig 外网域名，尝试在 coredns pod 上抓包。
3. 显示169.254.20.10正常工作即可证明 NodeLocal DNSCache 组件部署成功。如下图所示：



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