CoreDNS是Kubernetes集群中负责DNS解析的组件,能够支持解析集群内部自定义服务域名和集群外部域名。CoreDNS具备丰富的插件集,在集群层面支持自建DNS、自定义hosts、CNAME、rewrite等需求。Kubernetes集群中默认部署形态在DNS QPS较高场景下,可能会出现解析压力,导致部分查询失败。本文介绍如何优化集群DNS性能。
背景信息
有关CoreDNS的更多信息,请参见CoreDNS。
1、合理调整集群CoreDNS副本数
调整CoreDNS副本数与集群节点数到合适比率有助于提升集群服务发现的性能,该比值推荐为1:8,即一个CoreDNS Pod支撑8个集群节点。
- 当集群节点无需大规模扩缩容时,执行以下命令调整目标副本数到目标值。
kubectl scale --replicas={target} deployment/coredns -n kube-system
说明 将目标副本数{target}
设置成目标值。
- 集群节点需要大规模扩缩容时,推荐部署以下YAML模板,使用集群水平伸缩器cluster-proportional-autoscaler动态调整副本数量。不建议使用针对QPS、CPU或MEM指标的水平伸缩器,实测效果较差。
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: dns-autoscaler
namespace: kube-system
labels:
k8s-app: dns-autoscaler
spec:
selector:
matchLabels:
k8s-app: dns-autoscaler
template:
metadata:
labels:
k8s-app: dns-autoscaler
spec:
serviceAccountName: admin
containers:
- name: autoscaler
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ringtail/cluster-proportional-autoscaler-amd64:v1.3.0
resources:
requests:
cpu: "200m"
memory: "150Mi"
command:
- /cluster-proportional-autoscaler
- --namespace=kube-system
- --configmap=dns-autoscaler
- --target=Deployment/coredns
- --default-params={"linear":{"coresPerReplica":64,"nodesPerReplica":8,"min":2,"max":100,"preventSinglePointFailure":true}}
- --logtostderr=true
- --v=2
说明 上述使用线程伸缩策略中,CoreDNS副本数的计算公式为replicas = max (ceil (cores × 1/coresPerReplica), ceil (nodes × 1/nodesPerReplica) ),且CoreDNS副本数受到max
,min
限制。
线程伸缩策略参数如下。
{
"coresPerReplica": 64,
"nodesPerReplica": 8,
"min": 2,
"max": 100,
"preventSinglePointFailure": true
}
2、使用Autopath插件
在您使用Autopath插件前,需了解Pod的四种DNS策略:
- Default : 有人说 Default 的方式,是使用宿主机的方式,这种说法并不准确。这种方式,其实是,让 kubelet 来决定使用何种 DNS 策略。而 kubelet 默认的方式,就是使用宿主机的 /etc/resolv.conf(可能这就是有人说使用宿主机的DNS策略的方式吧),但是,kubelet 是可以灵活来配置使用什么文件来进行DNS策略的,我们完全可以使用 kubelet 的参数:–resolv-conf=/etc/resolv.conf来决定你的DNS解析文件地址。
- ClusterFirst:这种方式,表示 POD 内的 DNS 使用集群中配置的 DNS 服务,简单来说,就是使用 Kubernetes 中 kubedns 或 coredns 服务进行域名解析。如果解析不成功,才会使用宿主机的 DNS 配置进行解析。目前,在ClusterFirst模式下,2次(1次IPv4,1次IPv6)集群外部域名查询产生8次(4次IPv4,4次IPv6)查询请求。例如,解析www.aliyun.com域名,会先分别携带三个集群主域名后缀,产生六次无效查询请求,这样会导致集群DNS QPS放大三倍,影响性能。
2020-06-04T20:46:35.643+08:00 [INFO] 172.20.0.100:54153 - 63230 "AAAA IN www.aliyun.com.kube-system.svc.cluster.local. udp 62 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 155 0.000282418s
2020-06-04T20:46:35.644+08:00 [INFO] 172.20.0.100:54153 - 62219 "A IN www.aliyun.com.kube-system.svc.cluster.local. udp 62 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 155 0.000387552s
2020-06-04T20:46:35.644+08:00 [INFO] 172.20.0.100:33409 - 11389 "AAAA IN www.aliyun.com.svc.cluster.local. udp 50 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 143 0.000264026s
2020-06-04T20:46:35.644+08:00 [INFO] 172.20.0.100:33409 - 10963 "A IN www.aliyun.com.svc.cluster.local. udp 50 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 143 0.000334383s
2020-06-04T20:46:35.645+08:00 [INFO] 172.20.0.100:57153 - 2741 "AAAA IN www.aliyun.com.cluster.local. udp 46 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 139 0.000200375s
2020-06-04T20:46:35.645+08:00 [INFO] 172.20.0.100:57153 - 2435 "A IN www.aliyun.com.cluster.local. udp 46 false 512" NXDOMAIN qr,aa,rd 139 0.000329507s
2020-06-04T20:46:35.646+08:00 [INFO] 172.20.0.100:48284 - 31225 "A IN www.aliyun.com. udp 32 false 512" NOERROR qr,aa,rd,ra 476 0.00070823s
2020-06-04T20:46:35.646+08:00 [INFO] 172.20.0.100:48284 - 31851 "AAAA IN www.aliyun.com. udp 32 false 512" NOERROR qr,aa,rd,ra 498 0.000925332s
- ClusterFirstWithHostNetwork:在某些场景下,我们的 POD 是用 HOST 模式启动的(HOST模式,是共享宿主机网络的),一旦用 HOST 模式,表示这个 POD 中的所有容器,都要使用宿主机的 /etc/resolv.conf 配置进行DNS查询,但如果你想使用了 HOST 模式,还继续使用 Kubernetes 的DNS服务,那就将 dnsPolicy 设置为 ClusterFirstWithHostNet。
- None:忽略集群DNS策略,需要用户提供dnsConfig字段来指定DNS配置信息。
Autopath会在第一次域名查询失败时切割域名后缀,尝试找到正确的域名,做到2次(1次IPv4,1次IPv6)域名查询获取到正确的解析结果。
注意
- 创建1.16版本的集群时已开启Autopath功能。低版本集群未开启该功能。
- Autopath插件会降低CoreDNS Pod的CPU使用率,但是会增加内存(实测1000节点,10000规模Pod占用不超过100 Mi)。
使用Autopath
参照以下模板,按照红框内容改动文件kube-system/configmap coredns。
3、使用节点级NodeLocal DNSCache
NodeLocal DNSCache以DaemonSet形式部署,会在Kubernetes集群的每个节点上运行一个专门处理DNS查询请求的Pod,该Pod会将集群内部域名查询请求发往CoreDNS,将集群外部请求直接发往外部域名解析服务器。同时能够缓存所有请求。可以被看作是节点级别的高效DNS缓存,能够大幅提高集群整体DNS查询的QP
参数 | 描述 | 默认值 |
upStreamIP | 新建的一个以CoreDNS Pod为后端的Service IP。NodeLocal DNSCache通过此IP向CoreDNS请求查询集群内域名,该值不能和已有Service IP冲突。该值是必须要填写的。 | NULL |
kubeDnsIP | 虚拟接口IP,NodeLocal DNSCache监听发往该IP的DNS查询请求。 该IP的取值将影响Pod的接入行为,请仔细阅读README中的说明。 | "169.254.20.10" |
clusterDomain | 集群主域名,在kubelet中配置,默认值为cluster.local。 | "cluster.local" |
force_tcp | 强制使用TCP连接与上游DNS服务器通信。 | "false" |