在k8s中搭建可解析hostname的DNS服務

2016-01-25更新

上篇文章總結k8s中搭建hbase時，遇到Pod中hostname的DNS解析問題，本篇將通過修改kube2sky源碼來解決這個問題。

1 前言

kube2sky在Github上的項目（戳這里）一直在更新，放在DockerHub平台上的鏡像滯后較多，有重新構建的必要。雖然新版kube2sky加入了對Pod的DNS解析，域名格式為<pod-ip-address>.<namespace>.pod.<cluster-name>，並不能直接通過hostname來訪問對應的Pod。因此對kube2sky源碼進行了修改，增加了對pod中容器的hostname的域名解析，以及集群中運行kube-proxy的主機hostname的解析。

2 kube2sky源碼修改與解析

修改后的kube2sky.go(戳這里)

kube2sky監控kubernetes中services、endpoints、pods、nodes的變化，將IP地址和域名的對應關系寫入到ETCD中；集群中的skyDNS從ETCD中讀取這些對應關系進行域名解析。所以kube2sky和skyDNS間唯一的交流方式就是ETCD，增加hostname的解析即往ETCD中增加hostname與IP地址的對應關系。kube2sky通過訪問kube-apiserver來獲取集群信息，同時通過watch函數來監聽IP地址是否發生了變化，如果發生了變化即更新ETCD中的記錄。

在源碼中有個細節可以注意下：對於傳入的--domain參數，如果參數不帶最后一點，則程序中會自動加上這一點。即"--domain=domeos.sohu"和"--domain=domeos.sohu."是一樣的。

3 制作kube2sky鏡像

1) 安裝go

$ yum install go

2) 創建相應目錄

$ mkdir /tmp/kube2sky
$ export GOPATH=/tmp/kube2sky
$ cd /tmp/kube2sky

3) 編譯安裝skyDNS

$ go get github.com/skynetservices/skydns
$ cd $GOPATH/src/github.com/skynetservices/skydns
$ go build -v
$ cp $GOPATH/bin/skydns /usr/bin

4) 安裝godep

$ go get github.com/tools/godep
$ cp $GOPATH/bin/godep /usr/bin

5) 下載kube2sky編譯依賴

$ go get -d github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/cluster/addons/dns/kube2sky

kube2sky依賴整個k8s項目，因此要在該項目下進行編譯。文件很多速度很慢，耐心等待。

結束后會發現報缺少兩個依賴包，原因是GFW的存在導致下不下來，因此需要手工下載並放到相應路徑下：

依賴包	下載地址	目錄位置	注意事項
golang.org/x/net	https://github.com/golang/net	$GOPATH/ src/golang.org/x/net	要將目錄名改一致
golang.org/x/crypto	https://github.com/golang/crypto	$GOPATH/ src/golang.org/x/crypto	要將目錄名改一致

 然后在$GOPATH目錄下再執行一次：

$ go get -d github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/cluster/addons/dns/kube2sky

此時顯示已經正常下載。

6) 編譯kube2sky

進入 $GOPATH/src/github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/cluster/addons/dns/kube2sky/ 目錄，用之前修改過的kube2sky.go替換此處的kube2sky.go。

使用docker container來編譯則直接：make kube2sky。

查看Makefile文件可以發現實際上是使用cgo來編譯的，所以也可以直接在主機上編譯，但這種編譯出來的kube2sky程序與主機平台相關：

$ GOOS=linux GOARCH=amd64 CGO_ENABLED=0 go build -a -installsuffix cgo --ldflags '-w' ./kube2sky.go

編譯完成后在該目錄下即生成了kube2sky可執行文件。

7) 創建kube2sky鏡像

kube2sky的Dockerfile:

FROM private-registry.sohucs.com/sohucs/base-rh7:1.0
MAINTAINER openxxs <[e-mail]>
COPY kube2sky.go /
COPY kube2sky /
RUN chmod +x /kube2sky
CMD ["/kube2sky"]

skyDNS的Dockerfile:

FROM private-registry.sohucs.com/sohucs/base-rh7:1.0
MAINTAINER openxxs <[e-mail]>
COPY skydns /
RUN chmod +x /skydns
CMD ["/skydns"]

構建並放入私有倉庫中：

$ cd kube2sky/build/path

$ docker build -t private-registry.sohucs.com/domeos/kube2sky:1.1 .

$ docker push private-registry.sohucs.com/domeos/kube2sky:1.1

$ cd skydns/build/path 

$ docker build -t private-registry.sohucs.com/domeos/skydns:1.0 . 

$ docker push private-registry.sohucs.com/domeos/skydns:1.0

4 部署skyDNS

啟動kubelet時加DNS配置參數：--cluster_dns=172.16.40.1 --cluster_domain=domeos.sohu。這里嘗試過加多個--cluster_dns地址，但只有最后加的配置有效。在部署時嘗試過service形式部署和HostPort形式部署，對於集群內的域名解析兩種方式都可以正常工作。如果希望在主機節點上也使用這套DNS解析，HostPort形式更適合。

1）以service形式部署

與上篇文章的部署方式不同，本文不再將ETCD、kube2sky和skyDNS放在同一個Pod中，而是獨立出來。例子如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: skydns-svc
  labels:
    app: skydns-svc
    version: v9
spec:
  selector:
    app: skydns
    version: v9
  type: ClusterIP
  clusterIP: 172.16.40.1
  ports:
    - name: dns
      port: 53
      protocol: UDP
    - name: dns-tcp
      port: 53
      protocol: TCP
---
apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: skydns
  labels:
    app: skydns
    version: v9
spec:
  replicas: 1
  selector:
    app: skydns
    version: v9
  template:
    metadata:
      labels:
        app: skydns
        version: v9
    spec:
      containers:
        - name: skydns
          image: private-registry.sohucs.com/domeos/skydns:1.0
          command:
            - "/skydns"
          args:
            - "--machines=http://10.16.42.200:4012"
            - "--domain=domeos.sohu"
            - "--addr=0.0.0.0:53"
          ports:
            - containerPort: 53
              name: dns-udp
              protocol: UDP
            - containerPort: 53
              name: dns-tcp
              protocol: TCP
---
apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: kube2sky
  labels:
    app: kube2sky
    version: v9
spec:
  replicas: 1
  selector:
    app: kube2sky
    version: v9
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kube2sky
        version: v9
    spec:
      containers:
        - name: kube2sky
          image: private-registry.sohucs.com/domeos/kube2sky:1.1
          command:
            - "/kube2sky"
          args:
            - "--etcd-server=http://10.16.42.200:4012"
            - "--domain=domeos.sohu"
            - "--kube_master_url=http://10.16.42.200:8080"

上述yaml文件中創建了服務地址為172.16.40.1的DNS服務，並創建了與之對應的kube2sky和skyDNS的RC。skyDNS中的--machines參數為ETCD的地址，這里直接用k8s集群的ETCD；--domain為域名的后綴；--addr為域名服務的地址和端口。kube2sky中--etcd-server為ETCD地址，--kube_master_url為k8s的apiserver地址。

$ kubectl create -f dns.yaml
$ kubectl get pods | grep -E "skydns|kube2sky"

kube2sky-yylub                                                    1/1       Running          0          1d

skydns-dteml                                                      1/1       Running          0          1d

  $ kubectl get service | grep skydns

skydns-svc                172.16.40.1      <none>        53/UDP,53/TCP      app=skydns,version=v9       1d

可以看到skyDNS已經正常運行了。

2）以HostPort形式部署

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: skydns
  labels:
    app: skydns
    version: v9
spec:
  replicas: 1
  selector:
    app: skydns
    version: v9
  template:
    metadata:
      labels:
        app: skydns
        version: v9
    spec:
      containers:
        - name: skydns
          image: private-registry.sohucs.com/domeos/skydns:1.0
          command:
            - "/skydns"
          args:
            - "--machines=http://10.16.42.200:4012"
            - "--domain=domeos.sohu"
            - "--addr=0.0.0.0:53"
          ports:
            - containerPort: 53
              hostPort: 53
              name: dns-udp
              protocol: UDP
            - containerPort: 53
              hostPort: 53
              name: dns-tcp
              protocol: TCP
      dnsPolicy: ClusterFirst
      nodeName: bx-42-197
      hostNetwork: true
      restartPolicy: Always
---
apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: kube2sky
  labels:
    app: kube2sky
    version: v9
spec:
  replicas: 1
  selector:
    app: kube2sky
    version: v9
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kube2sky
        version: v9
    spec:
      containers:
        - name: kube2sky
          image: private-registry.sohucs.com/domeos/kube2sky:1.1
          command:
            - "/kube2sky"
          args:
            - "--etcd-server=http://10.16.42.200:4012"
            - "--domain=domeos.sohu"
            - "--kube_master_url=http://10.16.42.200:8080"
      dnsPolicy: ClusterFirst
      restartPolicy: Always

HostPort形式並不需要創建service，創建skyDNS時需要設置hostNetwork屬性為true，同時設置nodeName以指定skyDNS運行在哪個節點上（例子中指定為bx-42-197的節點上）。在啟動kubelet時的--cluster_dns參數值為bx-42-197的IP地址，即--cluster_dns=10.16.42.197。這里要注意skyDNS占用了53端口，因此bx-42-197的53端口必須是可用的。同時，需要手工將skyDNS的服務地址和search域寫入到各個node節點的/etc/resolv.conf文件中，內容如下：

nameserver 10.16.42.197
search default.svc.domeos.sohu svc.domeos.sohu domeos.sohu 

5 測試

查看ETCD中的相關記錄主要有三類：

$ etcdctl --peers=10.16.42.200:4012 ls --recursive /skydns
......
# 這一類為pod的DNS記錄，下例中kafka-1-wkfa1為pod的名字，而19d074a1為運行在pod中的一個container的hostname
/skydns/sohu/domeos/kafka-1-wkfa1
/skydns/sohu/domeos/kafka-1-wkfa1/19d074a1
......
# 這一類為service的DNS記錄
/skydns/sohu/domeos/svc/default/kafka-svc-1
/skydns/sohu/domeos/svc/default/kafka-svc-1/b56639fb
......

# 這一類為主機的DNS記錄

  /skydns/sohu/domeos/bx-42-198

  /skydns/sohu/domeos/bx-42-198/adc8794b

  ......

$ etcdctl --peers=10.16.42.200:4012 get /skydns/sohu/domeos/kafka-1-wkfa1/19d074a1 
{"host":"172.28.0.12","priority":10,"weight":10,"ttl":30} 
$ etcdctl --peers=10.16.42.200:4012 get /skydns/sohu/domeos/svc/default/kafka-svc-1/b56639fb 
{"host":"172.16.50.1","priority":10,"weight":10,"ttl":30}

$ etcdctl --peers=10.16.42.200:4012 get /skydns/sohu/domeos/bx-42-198/adc8794b
{"host":"10.16.42.198","priority":10,"weight":10,"ttl":30}

可以看到Pod的hostname和主機節點的hostname被加入了記錄，service的DNS記錄依舊保留。

通過 docker exec 進入任一運行中的container進行測試：

$ docker exec -it 0d0874df9e15 /bin/sh
# 查看resolv.conf文件，可以看到DNS服務被加進來了
$ cat /etc/resolv.conf
nameserver 172.16.40.1
nameserver 192.168.132.1
search default.svc.domeos.sohu svc.domeos.sohu domeos.sohu
options ndots:5
# 測試解析其它container的hostname，解析成功
$ ping kafka-1-wkfa1 -c 1
PING kafka-1-wkfa1.domeos.sohu (172.28.0.12) 56(84) bytes of data.
# 測試解析k8s的service，解析成功
$ ping kafka-svc-1 -c 1
PING kafka-svc-1.default.svc.domeos.sohu (172.16.50.1) 56(84) bytes of data.
# 測試解析主機的hostname，解析成功
$ ping bx-42-198 -c 1
PING bx-42-198.domeos.sohu (10.16.42.198) 56(84) bytes of data.

通過hostname訪問成功！