Kubernetes 调试DNS问题

调试 DNS 问题

这篇文章提供了一些关于 DNS 问题诊断的方法。

在开始之前

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 建议在至少有两个节点的集群上运行本教程，且这些节点不作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：

• Katacoda
• 玩转 Kubernetes

你的集群必须使用了 CoreDNS 插件 或者其前身，​kube-dns​。

您的 Kubernetes 服务器必须是 v1.6 或更高版本。 要检查版本，请输入 ​kubectl version​。

创建一个简单的 Pod 作为测试环境

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dnsutils
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: dnsutils
    image: k8s.gcr.io/e2e-test-images/jessie-dnsutils:1.3
    command:
      - sleep
      - "3600"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  restartPolicy: Always

Note: 此示例在 ​default ​命名空间创建 pod。 服务的 DNS 名字解析取决于 pod 的命名空间。

使用上面的清单来创建一个 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/dns/dnsutils.yaml

pod/dnsutils created

验证其状态：

kubectl get pods dnsutils

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
dnsutils   1/1       Running   0          <some-time>

一旦 Pod 处于运行状态，你就可以在该环境里执行 ​nslookup​。 如果你看到类似下列的内容，则表示 DNS 是正常运行的。

kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup kubernetes.default

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10

Name:      kubernetes.default
Address 1: 10.0.0.1

如果 ​nslookup ​命令执行失败，请检查下列内容：

先检查本地的 DNS 配置

查看 resolv.conf 文件的内容

kubectl exec -ti dnsutils -- cat /etc/resolv.conf

验证 search 和 nameserver 的配置是否与下面的内容类似 （注意 search 根据不同的云提供商可能会有所不同)：

search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local google.internal c.gce_project_id.internal
nameserver 10.0.0.10
options ndots:5

下列错误表示 CoreDNS （或 kube-dns）插件或者相关服务出现了问题：

kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup kubernetes.default

输出为：

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10

nslookup: can't resolve 'kubernetes.default'

或者

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

nslookup: can't resolve 'kubernetes.default'

检查 DNS Pod 是否运行 

使用 ​kubectl get pods​ 命令来验证 DNS Pod 是否运行。

kubectl get pods --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns

NAME                       READY     STATUS    RESTARTS   AGE
...
coredns-7b96bf9f76-5hsxb   1/1       Running   0           1h
coredns-7b96bf9f76-mvmmt   1/1       Running   0           1h
...

Note: 对于 CoreDNS 和 kube-dns 部署而言，标签 ​k8s-app​ 的值都应该是 ​kube-dns​。

如果你发现没有 CoreDNS Pod 在运行，或者该 Pod 的状态是 failed 或者 completed， 那可能这个 DNS 插件在你当前的环境里并没有成功部署，你将需要手动去部署它。

检查 DNS Pod 里的错误 

使用 ​kubectl logs​ 命令来查看 DNS 容器的日志信息。

kubectl logs --namespace=kube-system -l k8s-app=kube-dns

下列是一个正常运行的 CoreDNS 日志信息：

.:53
2018/08/15 14:37:17 [INFO] CoreDNS-1.2.2
2018/08/15 14:37:17 [INFO] linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6
CoreDNS-1.2.2
linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6
2018/08/15 14:37:17 [INFO] plugin/reload: Running configuration MD5 = 24e6c59e83ce706f07bcc82c31b1ea1c

查看是否日志中有一些可疑的或者意外的消息。

检查是否启用了 DNS 服务 

使用 ​kubectl get service​ 命令来检查 DNS 服务是否已经启用。

kubectl get svc --namespace=kube-system

NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)             AGE
...
kube-dns     ClusterIP   10.0.0.10      <none>        53/UDP,53/TCP        1h
...

Note: 不管是 CoreDNS 还是 kube-dns，这个服务的名字都会是 ​kube-dns​ 。

如果你已经创建了 DNS 服务，或者该服务应该是默认自动创建的但是它并没有出现， 请阅读调试服务 来获取更多信息。

DNS 的端点公开了吗？ 

你可以使用 ​kubectl get endpoints​ 命令来验证 DNS 的端点是否公开了。

kubectl get ep kube-dns --namespace=kube-system

NAME       ENDPOINTS                       AGE
kube-dns   10.180.3.17:53,10.180.3.17:53    1h

如果你没看到对应的端点，请阅读 调试服务的端点部分。

若需要了解更多的 Kubernetes DNS 例子，请在 Kubernetes GitHub 仓库里查看 cluster-dns 示例。

DNS 查询有被接收或者执行吗？ 

你可以通过给 CoreDNS 的配置文件（也叫 Corefile）添加 ​log ​插件来检查查询是否被正确接收。 CoreDNS 的 Corefile 被保存在一个叫 ​coredns ​的 ConfigMap 里，使用下列命令来编辑它：

kubectl -n kube-system edit configmap coredns

然后按下面的例子给 Corefile 添加 ​log​。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        log
        errors
        health
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
          pods insecure
          upstream
          fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }

保存这些更改后，你可能会需要等待一到两分钟让 Kubernetes 把这些更改应用到 CoreDNS 的 Pod 里。

接下来，发起一些查询并依照前文所述查看日志信息，如果 CoreDNS 的 Pod 接收到这些查询， 你将可以在日志信息里看到它们。

下面是日志信息里的查询例子：

.:53
2018/08/15 14:37:15 [INFO] CoreDNS-1.2.0
2018/08/15 14:37:15 [INFO] linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6
CoreDNS-1.2.0
linux/amd64, go1.10.3, 2e322f6
2018/09/07 15:29:04 [INFO] plugin/reload: Running configuration MD5 = 162475cdf272d8aa601e6fe67a6ad42f
2018/09/07 15:29:04 [INFO] Reloading complete
172.17.0.18:41675 - [07/Sep/2018:15:29:11 +0000] 59925 "A IN kubernetes.default.svc.cluster.local. udp 54 false 512" NOERROR qr,aa,rd,ra 106 0.000066649s

CoreDNS 是否有足够的权限？

CoreDNS 必须能够列出 service 和 endpoint 相关的资源来正确解析服务名称。

示例错误消息：

2022-03-18T07:12:15.699431183Z [INFO] 10.96.144.227:52299 - 3686 "A IN serverproxy.contoso.net.cluster.local. udp 52 false 512" SERVFAIL qr,aa,rd 145 0.000091221s

首先，获取当前的 ClusterRole ​system:coredns​：

kubectl describe clusterrole system:coredns -n kube-system

预期输出：

PolicyRule:
  Resources                        Non-Resource URLs  Resource Names  Verbs
  ---------                        -----------------  --------------  -----
  nodes                            []                 []              [get]
  endpoints                        []                 []              [list watch]
  namespaces                       []                 []              [list watch]
  pods                             []                 []              [list watch]
  services                         []                 []              [list watch]
  endpointslices.discovery.k8s.io  []                 []              [list watch]

如果缺少任何权限，请编辑 ClusterRole 来添加它们：

kubectl edit clusterrole system:coredns -n kube-system

EndpointSlices 权限的插入示例：

...
- apiGroups:
  - discovery.k8s.io
  resources:
  - endpointslices
  verbs:
  - list
  - watch
...

你的服务在正确的命名空间中吗？

未指定命名空间的 DNS 查询仅作用于 pod 所在的命名空间。

如果 pod 和服务的命名空间不相同，则 DNS 查询必须指定服务所在的命名空间。

该查询仅限于 pod 所在的名称空间：

kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup <service-name>

指定命名空间的查询：

kubectl exec -i -t dnsutils -- nslookup <service-name>.<namespace>

已知问题

有些 Linux 发行版本（比如 Ubuntu）默认使用一个本地的 DNS 解析器（systemd-resolved）。 ​systemd-resolved​ 会用一个存根文件（Stub File）来覆盖 ​/etc/resolv.conf​ 内容， 从而可能在上游服务器中解析域名产生转发环（forwarding loop）。 这个问题可以通过手动指定 kubelet 的 ​--resolv-conf​ 标志为正确的 ​resolv.conf​（如果是 ​systemd-resolved​， 则这个文件路径为 ​/run/systemd/resolve/resolv.conf​）来解决。 kubeadm 会自动检测 ​systemd-resolved​ 并对应的更改 kubelet 的命令行标志。

Kubernetes 的安装并不会默认配置节点的 ​resolv.conf​ 文件来使用集群的 DNS 服务，因为这个配置对于不同的发行版本是不一样的。这个问题应该迟早会被解决的。

Linux 的 libc 限制 ​nameserver ​只能有三个记录。不仅如此，对于 glibc-2.17-222 之前的版本（参见此 Issue 了解新版本的更新），​search ​的记录不能超过 6 个 （ 详情请查阅这个 2005 年的 bug）。 Kubernetes 需要占用一个 ​nameserver ​记录和三个​search​记录。 这意味着如果一个本地的安装已经使用了三个 ​nameserver ​或者使用了超过三个 ​search ​记录，而你的 glibc 版本也在有问题的版本列表中，那么有些配置很可能会丢失。 为了绕过 DNS ​nameserver ​个数限制，节点可以运行 ​dnsmasq​，以提供更多的 ​nameserver ​记录。你也可以使用kubelet 的 ​--resolv-conf​ 标志来解决这个问题。 要想修复 DNS ​search ​记录个数限制问题，可以考虑升级你的 Linux 发行版本，或者 升级 glibc 到一个不再受此困扰的版本。

Note:
使用扩展 DNS 设置， Kubernetes 允许更多的 ​search ​记录。

如果你使用 Alpine 3.3 或更早版本作为你的基础镜像，DNS 可能会由于 Alpine 中 一个已知的问题导致无法正常工作。 请查看这里获取更多信息。