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本文介紹Kubernetes集群中容器Pod在域名解析過程中的解析策略和緩存策略。

DNS解析鏈路全景圖

以下介紹三種應用部署形式下應用解析域名的鏈路：

說明

關于圖中的timeout、attempts等術語的含義，請參考下文解析策略和緩存策略。

非容器化應用直接運行于ECS之上。
示例：App運行于ECS上。
容器化應用運行于Kubernetes中，DNSPolicy注入ClusterFirst的Pod里。
示例：App運行于Kubernetes容器Pod中。
容器化應用運行于Kubernetes中，DNSPolicy注入了NodeLocal DNSCache的Pod里。
示例：App運行于Kubernetes容器Pod中，同時部署了NodeLocal DNSCache。

解析策略

客戶端側

一般情況下，應用解析域名是通過Glibc提供的接口完成的，下表參數為/etc/resolv.conf中暴露的域名解析參數，即Glibc解析域名時的可配置參數。

參數	說明	Glibc中默認值	ECS	DNSPolicy為ClusterFirst的Pod	DNSPolicy為Default的Pod	注入了NodeLocal DNSCache的Pod	DNSPolicy為Default且采用主機網絡的Pod
`nameserver`	解析域名時使用的DNS服務器	空	VPC DNS服務器^②	CoreDNS ClusterIP^③	VPC DNS服務器	NodeLocal DNSCache IP^④ CoreDNS ClusterIP	VPC DNS服務器
`search`	請求非完整域名（非FQDN）時，域名會被拼接上`search`組成FQDN再進行請求	空	空	<ns>.svc.cluster.cloal svc.cluster.local cluster.local	空	<ns>.svc.cluster.cloal svc.cluster.local cluster.local	無
`ndots:n`	訪問的域名字符串內的點字符數量超過ndots值，則認為是完整域名（FQDN），并被直接解析；如果不足ndots值，則追加search段后綴再進行查詢。	1	1	5	1	3	1
`timeout:n`	對于單個域名解析請求的超時時間，單位為秒	5	2	5	5	1	2
`attempts:n`^①	解析域名失敗時重試的次數	2	3	2	2	2	3
`rotate`	以Round Robin的形式輪詢DNS服務器	關閉	開啟	關閉	關閉	關閉	開啟
`single-request-reopen`	開啟該配置后，一旦需要處理同一Socket發送的兩次請求時，解析端會在發送第一次請求后關閉Socket，并在發送第二次請求前打開新的socket。	關閉	開啟	關閉	關閉	關閉	開啟

^①attempts參數僅在部分場景下起到重試的效果，例如服務端返回SERVFAIL、NOTIMP、REFUSED時，或服務端返回NOERROR，但沒有解析結果時。更多信息，請參見attempts參數解析請求說明。

^②VPC DNS服務器是指ECS上默認配置的DNS服務器，IP為100.100.2.136和100.100.2.138，負責PrivateZone和權威域名的解析。

^③CoreDNS ClusterIP是指Kubernetes集群內默認部署的CoreDNS在kube-system命名空間下提供的kube-dns服務的IP地址，負責集群內部服務域名的解析，以及PrivateZone、權威域名的解析轉發。

^④NodeLocal DNSCache IP是指部署了NodeLocal DNSCache組件后，組件在每個節點上監聽的169.254.20.10的IP地址。

說明

關于resolv.conf配置的更多信息，請參見resolv.conf。

部分情況下，客戶端側的域名解析策略可能與上述配置不同：

當采用Alpine作為容器鏡像時，其內置了Musl庫代替Glibc實現，解析行為會有較大不同，例如：
- Alpine不遵循/etc/resolv.conf里面的single-request和single-request-reopen。
- 3.3及更早版本Alpine不支持search參數，不支持搜索域，無法完成服務發現。
- 并發請求/etc/resolv.conf中配置的多個DNS服務器，導致NodeLocal DNSCache優化失效。
- 并發使用同一Socket請求A和AAAA記錄，在舊版本內核上觸發Conntrack源端口沖突導致丟包問題。
說明
關于解析行為的更多信息，請參見musl libc。
當使用Golang、NodeJS等編程語言時，應用可能會采用語言內置的域名解析器，其行為也存在較大區別。

集群內DNS服務器

CoreDNS的/etc/resolv.conf默認沿用ECS的配置，但在實際轉發DNS請求時，會使用內置的Forward插件完成。

NodeLocal DNSCache內置了CoreDNS實現DNS服務轉發，與CoreDNS配置方式一致。

Forward插件的解析策略控制的參數如下表所示。關于CoreDNS Forward插件的更多配置，請參見Forward。

參數	說明	CoreDNS默認值	NodeLocal DNSCache默認值
`prefer_udp`	優先使用UDP協議與上游通信	開啟	關閉
`force_tcp`	強制使用TCP協議與上游通信	關閉	開啟
`max_fails`	連續多少次健康檢查失敗就認為upstream不健康	2	2
`expire`	與upstream的鏈接保持10秒	10s	10s
`policy`	選擇upstream的策略	random	random
`health_check`	健康檢查時間間隔	0.5s	0.5s
`max_concurrent`	最大請求upstream的鏈接并發數	無	無
`dial timeout`	連接upstream的超時	30s，根據實際耗時動態減小	30s，根據實際耗時動態減小
`read timeout`	從upstream等待數據的超時	2s	2s

緩存策略

客戶端側

客戶端側的緩存策略是因容器和應用而異的，實際的緩存策略取決于您的配置。

集群內DNS服務器

參數	說明	CoreDNS社區默認配置	NodeLocal DNSCache ACK默認配置	CoreDNS ACK默認配置
success Max TTL	成功的域名解析結果緩存最大TTL	3600s	30s	30s
success Min TTL	成功的域名解析結果緩存最小TTL	5s	5s	5s
success Capacity	成功的域名解析結果緩存數目	9984	9984	9984
denial Max TTL	失敗的域名解析結果緩存最大TTL	1800s	5s	30s
denial Min TTL	失敗的域名解析結果緩存最小TTL	5s	5s	5s
denial Capacity	失敗的域名解析結果緩存數目	9984	9984	9984
ServerError TTL	上游DNS服務器異常時解析結果TTL	5s	0s（NodeLocal DNSCache Helm Chart版本低于1.5.0時，默認為5s）	0s（CoreDNS低于1.8.4.2版本時默認為5s）
serve_stale	允許無法連接上游DNS服務器時使用已過期的本地緩存	關閉	開啟（NodeLocal DNSCache Helm Chart版本低于1.5.0時，默認關閉）	關閉

說明

實際生效的緩存時間TTL由域名解析結果自身TTL、最大TTL、最小TTL共同決定，規則如下：

解析結果TTL>Max TTL時，實際生效的TTL為Max TTL。
解析結果TTL<Min TTL時，實際生效的TTL為Min TTL。
Min TTL<解析結果TTL<Max TTL時，實際生效的TTL為解析結果TTL。

優化建議

本文介紹了Kubernetes集群的解析路徑及各環節參數配置，您可以通過修改Pod Yaml、CoreDNS ConfigMap、NodeLocal DNSCache ConfigMap等方式來修改參數，示例如下。

當客戶端Pod配置dnsPolicy:Default時，ECS上VPC DNS服務器會被拷貝至容器內/etc/resolv.conf配置文件中。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/example-ns/example:v1
    name: example
  #Pod YAML中dnsPolicy值為Default。
  dnsPolicy: Default

# 此時容器內/etc/resolv.conf。
# cat /etc/resolv.conf
nameserver 100.100.2.136
nameserver 100.100.2.138

容器內對比ECS上，缺少了rotate single-request-reopen timeout:2 attempts:3的options參數，可能會使一個偶發的網絡鏈路抖動導致業務側域名解析異常，需要補充這些參數以提升容錯能力。調整Pod YAML如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/example-ns/example:v1
    name: example
  # Pod YAML中dnsPolicy值為Default。
  dnsPolicy: Default
  # 增加以下容錯配置。
  dnsConfig:
    options:
    - name: timeout
      value: "2"
    - name: attempts
      value: "3"
    - name: rotate
    - name: single-request-reopen

# 修改后重新部署Pod，容器內/etc/resolv.conf新增了options參數。
# cat /etc/resolv.conf
nameserver 100.100.2.136
nameserver 100.100.2.138
options rotate single-request-reopen timeout:2 attempts:3

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DNS解析及緩存策略說明

DNS解析鏈路全景圖

解析策略

客戶端側

集群內DNS服務器

緩存策略

客戶端側

集群內DNS服務器

優化建議