K8s基於DNS的服務發現（轉）
原文地址：https://www.oschina.net/question/2657833_2201246
1.Kubernetes中如何發現服務
◆ 發現Pod提供的服務
首先使用nginx-deployment.yaml文件創建一個Nginx Deployment，文件內容如圖所示：
首先創建兩個運行Nginx服務的Pod：
使用kubectl create -f nginx-deployment.yaml指令創建，這樣便可以得到兩個運行nginx服務的Pod。待Pod運行之後查看一下它們的IP，並在k8s集群內通過podIP和containerPort來訪問Nginx服務：
獲取Pod IP：
在集群內訪問Nginx服務：
看到這裏相信很多人會有以下疑問：
1. 每次收到獲取podIP太扯了，總不能每次都要手動改程序或者配置才能訪問服務吧，要怎麽提前知道podIP呢？
2. Pod在運行中可能會重建，IP變了怎麽解？
3. 如何在多個Pod中實現負載均衡嘞？
這些問題使用k8s Service就可以解決。
◆ 使用Service發現服務
下面為兩個Nginx Pod創建一個Service。使用nginx-service.yaml文件進行創建，文件內容如下：
創建之後，仍需要獲取Service的Cluster-IP，再結合Port訪問Nginx服務。
Service可以將pod IP封裝起來，即使Pod發生重建，依然可以通過Service來訪問Pod提供的服務。此外，Service還解決了負載均衡的問題，大家可以多訪問幾次Service，然後通過kubectl logs <Pod Name>來查看兩個Nginx Pod的訪問日誌來確認。
獲取IP：
在集群內訪問Service：
雖然Service解決了Pod的服務發現和負載均衡問題，但存在著類似的問題：不提前知道Service的IP，還是需要改程序或配置啊。看到這裏有沒有感覺身體被掏空？
接下來聊聊kube-dns是如何解決上面這個問題的。
◆ 使用kube-dns發現服務
kube-dns可以解決Service的發現問題，k8s將Service的名稱當做域名註冊到kube-dns中，通過Service的名稱就可以訪問其提供的服務。
可能有人會問如果集群中沒有部署kube-dns怎麽辦？沒關系，實際上kube-dns插件只是運行在kube-system命名空間下的Pod，完全可以手動創建它。可以在k8s源碼（v1.2）的cluster/addons/dns目錄下找到兩個模板（skydns-rc.yaml.in和skydns-svc.yaml.in）來創建，為大家準備的完整示例文件會在分享結束後提供獲取方式，PPT中只截取了部分內容。
通過skydns-rc.yaml文件創建kube-dns Pod，其中包含了四個containers，這裏開始簡單過一下文件的主要部分，稍後做詳細介紹。
第一部分可以看到kube-dns使用了RC來管理Pod，可以提供最基本的故障重啟功能。
創建kube-dns Pod，其中包含了4個containers
接下來是第一個容器 etcd ，它的用途是保存DNS規則。
第二個容器 kube2sky ，作用是寫入DNS規則。
第三個容器是 skydns ，提供DNS解析服務。
最後一個容器是 healthz ，提供健康檢查功能。
有了Pod之後，還需要創建一個Service以便集群中的其他Pod訪問DNS查詢服務。通過skydns-svc.yaml創建Service，內容如下：
創建完kube-dns Pod和Service，並且Pod運行後，便可以訪問kube-dns服務。
下面創建一個Pod，並在該Pod中訪問Nginx服務：
創建之後等待kube-dns處於運行狀態
再新建一個Pod，通過其訪問Nginx服務
在curl-util Pod中通過Service名稱訪問my-nginx Service：
只要知道需要的服務名稱就可以訪問，使用kube-dns發現服務就是那麽簡單。
雖然領略了使用kube-dns發現服務的便利性，但相信有很多人也是一頭霧水：kube-dns到底怎麽工作的？在集群中啟用了kube-dns插件，怎麽就能通過名稱訪問Service了呢？
2.kube-dns原理
◆ Kube-dns組成
之前已經了解到kube-dns是由四個容器組成的，它們扮演的角色可以通過下面這張圖來理解。
其中：
● SkyDNS是用於服務發現的開源框架，構建於etcd之上。作用是為k8s集群中的Pod提供DNS查詢接口。項目托管於https://github.com/skynetservices/skydns
● etcd是一種開源的分布式key-value存儲，其功能與ZooKeeper類似。在kube-dns中的作用為存儲SkyDNS需要的各種數據，寫入方為kube2sky，讀取方為SkyDNS。項目托管於https://github.com/coreos/etcd。
● kube2sky是k8s實現的一個適配程序，它通過名為kubernetes的Service（通過kubectl get svc可以查看到該Service，由集群自動創建）調用k8s的list和watch API來監聽k8s Service資源的變更，從而修改etcd中的SkyDNS記錄。代碼可以在k8s源碼（v1.2）的cluster/addons/dns/kube2sky/目錄中找到。
● exec-healthz是k8s提供的一種輔助容器，多用於side car模式中。它的原理是定期執行指定的Linux指令，從而判斷當前Pod中關鍵容器的健康狀態。在kube-dns中的作用就是通過nslookup指令檢查DNS查詢服務的健康狀態，k8s livenessProbe通過訪問exec-healthz提供的Http API了解健康狀態，並在出現故障時重啟容器。其源碼位於https://github.com/kubernetes/contrib/tree/master/exec-healthz。
● 從圖中可以發現，Pod查詢DNS是通過ServiceName.Namespace子域名來查詢的，但在之前的示例中只用了Service名稱，什麽原理呢？其實當我們只使用Service名稱時會默認Namespace為default，而上面示例中的my-nginx Service就是在default Namespace中，因此是可以正常運行的。關於這一點，後續再深入介紹。
● skydns-rc.yaml中可以發現livenessProbe是設置在kube2sky容器中的，其意圖應該是希望通過重啟kube2sky來重新寫入DNS規則。
◆ 域名格式
接下來了解一下kube-dns支持的域名格式，具體為：<service_name>.<namespace>.svc.<cluster_domain>。
其中cluster_domain可以使用kubelet的--cluster-domain=SomeDomain參數進行設置，同時也要保證kube2sky容器的啟動參數中--domain參數設置了相同的值。通常設置為cluster.local。那麽之前示例中的my-nginx Service對應的完整域名就是my-nginx.default.svc.cluster.local。看到這裏，相信很多人會有疑問，既然完整域名是這樣的，那為什麽在Pod中只通過Service名稱和Namespace就能訪問Service呢？下面來解釋其中原因。
3.配置
◆ 域名解析配置
為了在Pod中調用其他Service，kubelet會自動在容器中創建域名解析配置（/etc/resolv.conf），內容為：
感興趣的可以在網上查找一些resolv.conf的資料來了解具體的含義。之所以能夠通過Service名稱和Namespace就能訪問Service，就是因為search配置的規則。在解析域名時會自動拼接成完整域名去查詢DNS。
剛才提到的kubelet --cluster-domain參數與search的具體配置是相對應的。而kube2sky容器的--domain參數影響的是寫入到etcd中的域名，kube2sky會獲取Service的名稱和Namespace，並使用--domain參數拼接完整域名。這也就是讓兩個參數保持一致的原因。
◆ NS相關配置
kube-dns可以讓Pod發現其他Service，那Pod又是如何自動發現kube-dns的呢？在上一節中的/etc/resolv.conf中可以看到nameserver，這個配置就會告訴Pod去哪訪問域名解析服務器。
相應的，可以在之前提到的skydns-svc.yaml中看到spec.clusterIP配置了相同的值。通常來說創建一個Service並不需要指定clusterIP，k8s會自動為其分配，但kube-dns比較特殊，需要指定clusterIP使其與/etc/resolv.conf中的nameserver保持一致。
修改nameserver配置同樣需要修改兩個地方，一個是kubelet的--cluster-dns參數，另一個就是kube-dns Service的clusterIP。
4.總結
接下來重新梳理一下本文的主要內容：
● 在k8s集群中，服務是運行在Pod中的，Pod的發現和副本間負載均衡是我們面臨的問題。
● 通過Service可以解決這兩個問題，但訪問Service也需要對應的IP，因此又引入了Service發現的問題。
● 得益於kube-dns插件，我們可以通過域名來訪問集群內的Service，解決了Service發現的問題。
● 為了讓Pod中的容器可以使用kube-dns來解析域名，k8s會修改容器的/etc/resolv.conf配置。
有了以上機制的保證，就可以在Pod中通過Service名稱和namespace非常方便地訪問對應的服務了。
5.Q&A
1. 問: 請問如果公司已有的應用接入的話，那麽現有的沒有接入的應用就無法訪問了，因為這個服務發現是k8s集群內部的，外部無法訪問。主要是k8s集群內的服務和集群外的己有的生產的域名訪問如何實現，能在kube－dns整合嗎？
答：兩個問題可以抽象為k8s集群內與集群外服務連通性問題，我們從兩個方面講：
一、集群內訪問集群外
這個問題比較簡單，集群內的Pod會繼承Node上的DNS解析規則。因此只要Node可以訪問的服務，Pod中也可以訪問到。
另外，在1.4版本中，k8s支持了一種ExternalName類型的Service，可以與一個公網域名綁定，通過該Service可以訪問對應公網服務。
二、集群外訪問集群內
1. 可以將Service設置為NodePort類型，這樣通過任意Node的IP和Service Port便可以訪問Service。適合對外的Service比較少的場景。
2. 通過kube-proxy可以對外暴露集群內的服務。
3. 根據實際情況在集群內自定義實現反向代理。
2. 問：我想問下etcd這個容器可以省掉嗎？k8s集群有etcd不可以共用嗎？
答：理論上可以共用etcd。從隔離性的角度考慮來說還是分開好，這樣kube-dns服務不會對整個k8s集群的穩定性產生影響。另外如果把kube-dns看做一個微服務的話，那麽應該保證內部組件不依賴外部，可以獨立運行。
K8s基於DNS的服務發現（轉）