搭建Kubernetes集群时DNS无法解析问题的处理过程

问题描述

在搭建Kubernetes集群过程中,安装了kube-dns插件后,运行一个ubuntu容器,发现容器内无法解析集群外域名,一开始可以解析集群内域名,一段时间后也无法解析集群内域名。

$ nslookup kubernetes.default
Server:    10.99.0.2
Address 1: 10.99.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

nslookup: can't resolve 'kubernetes.default'

排查过程

在排查问题前,先思考一下Kubernetes集群中的DNS解析过程,在安装好kube-dns的集群中,普通Pod的dnsPolicy属性是默认值ClusterFirst,也就是会指向集群内部的DNS服务器,kube-dns负责解析集群内部的域名,kube-dns Pod的dnsPolicy值是Default,意思是从所在Node继承DNS服务器,对于无法解析的外部域名,kube-dns会继续向集群外部的dns进行查询,过程如图。

Ubuntu容器是一个普通的Pod,在Linux系统中,/etc/resolv.conf是存储DNS服务器的文件,普通Pod的/etc/resolv.conf文件应该存储的是kube-dns的Service IP。

nameserver 10.99.0.2  # 这里存储的是kube-dns的Service IP
search default.svc.cluster.local. svc.cluster.local. cluster.local.
options ndots:5

查看后发现/etc/resolv.conf文件中存储的是kube-dns的Service IP,证明这一步没有问题,接下来查看一下kube-dns的Pod,先进入kube-dns的Pod中检查一下/etc/resolv.conf文件,这里存储的应该是集群外部的DNS服务器地址,查看后发现,这里存储的地址是127.0.0.53,进一步查看kube-dns Pod的log,发现出现了非常多的i/o timeout错误。

 2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:38019->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:57567->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:52599->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:42539->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:46885->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:44189->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:56505->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:47320->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:42464->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:49203->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:58103->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:47148->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:36883->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:40968->127.0.0.53:53: i/o timeout
2018/07/11 07:12:47 [ERROR] 2 [www.baidu.com](http://www.baidu.com/). A: unreachable backend: read udp 127.0.0.1:55672->127.0.0.53:53: i/o timeout

现在基本上可以发现问题的原因了,kube-dns只能解析集群内部地址,而集群外部地址应该发给外部DNS服务器进行解析,由于kube-dns Pod中的/etc/resolv.conf文件存储的DNS服务器地址是127.0.0.53,127...*都是回环地址,也就是集群外域名的DNS解析请求会再次发送回kube-dns,导致形成一个循环,这也是一秒钟会出现几十次i/o timeout日志的原因,请求会不断的在kube-dns中循环,kube-dns就像一个黑洞一样,吃掉了所有dns解析请求,不断累积的请求最终会导致整个集群的网络出现卡顿。

为什么

虽然问题的原因找到了,但是为什么kube-dns Pod中/etc/resolv.conf文件存储的DNS服务器是127.0.0.53?

kube-dns Pod的dnsPolicy值是Default,查看一下Kubernetes文档。

"Default": The Pod inherits the name resolution configuration from the node that the pods run on. See related discussion for more details.

所以kube-dns的/etc/resolv.conf文件是从Node中继承来的,查看Node中的/etc/resolv.conf文件,存储的DNS服务器地址确实是127.0.0.53,那么下一个问题出现了,在Node中发送DNS解析请求为什么不会产生回环的问题呢?

Node使用的是Ubuntu 18.04 Server,在这个版本的系统中,DNS解析请求并不是直接发给所在网络的DNS服务器的,Ubuntu 18.04中有一个systemd-resolved服务,为本地应用程序提供了DNS解析服务,例如nslookup localhost,解析程序从/etc/resolv.conf文件中找到DNS服务器127.0.0.53,发送解析请求,systemd-resolved会监听在53端口上,捕获到解析请求后,如果是自己可以解析的,例如localhost,会直接返回127.0.0.1,如果不能解析,才会发送给外部服务器,而外部服务器的地址存储在/run/systemd/resolve/resolv.conf文件中,这个文件是systemd-resolved服务器的配置文件,过程如图。

怎么破

理解了问题的来龙去脉,解决问题的办法也就应运而生。在Kubernetes集群中,kubelet是worker组建,负责管理Pod,根据kubernetes文档,kubelet默认会从Node的/etc/resolv.conf文件读取DNS服务器地址,使得dnsPolicy是Default的Pod得以继承,kubelet中的--resolv-conf参数可以指定这个配置文件的地址。在Ubuntu 18.04中,将这个参数设置为systemd-resolved的DNS服务器配置文件/run/systemd/resolve/resolv.conf,Pod就会继承真正的外部DNS服务器。

总结

通过对问题的探究,也理解了Kubernetes集群中DNS解析的完整过程,如图。

* 在Ubuntu 16.04中也是类似的逻辑,只不过systemd-resolved换成了dnsmasq,监听地址是127.0.1.1
* 在具体实践过程中,也顺便探究了CoreDNS和KubeDNS架构和解析逻辑上的区别,不过不在此问题的讨论范围,有兴趣的朋友可以自己看一下。
* 如果Kubernetes集群是安装在NAT网络下的虚拟机上,虚拟机(也就是Kubernetes集群中的Node)中/etc/resolv.conf文件可能被修改为NAT的地址,也就不会出现上面这个问题。

参考内容

https://kubernetes.io/docs/reference/command-line-tools-reference/kubelet/
https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/dns-pod-service/
https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/dns-custom-nameservers/
https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/systemd-resolved.service.html
https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/49411
https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/45828

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 148,827评论 1 317
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 63,511评论 1 266
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 99,318评论 0 218
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 42,108评论 0 189
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 50,112评论 1 266
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 39,387评论 1 185
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 30,905评论 2 283
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 29,657评论 0 177
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 33,144评论 0 223
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 29,744评论 2 225
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 31,100评论 1 236
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 27,565评论 2 222
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,041评论 3 216
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 25,769评论 0 9
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,301评论 0 178
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 34,173评论 2 239
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 34,313评论 2 242

推荐阅读更多精彩内容

  • 安装k8s Master高可用集群 主机 角色 组件 172.18.6.101 K8S Master Kubele...
    jony456123阅读 7,972评论 0 9
  • Kubernetes部属说明 环境准备 资料准备 开始部属 编写yaml文件,用于部属Kubenetes基础容器e...
    俊逸之光阅读 2,552评论 2 0
  • 时隔大半年,我又回来了,这回带来的是最近非常火的容器编排工具——kubernetes 先附上docker 官网和k...
    我的橙子很甜阅读 13,101评论 2 79
  • 今天我好开心,农历十月十四,是我的生日,恰好星期五,这一天我都盼了快一个月了。 下午放学妈妈接着我和弟弟去威力发拿...
    宝米阅读 262评论 0 0
  • 清晨,雨停了,睡到自然醒,这让我想起了小时候的一篇课文:欣欣然张开了眼,一切都是刚睡醒的样子,山朗润起来了,水涨起...
    红之杰阅读 279评论 0 0