Kubernetes DNS | HYOUBLOG

Kubernetes クラスターの外の DNS サーバーを参照する要望は、システム上でよくある話かと思います。
今回は、Kubernetes 内の名前解決や、クラスター内の Pod がクラスターの DNS 以外の DNS サーバーを参照したい時の方法について、ご紹介しようと思います。

Kubernetes 内の名前解決について
1. Service の A/AAAA レコード
2. Pod の A/AAAA レコード
Kubernetes 内の DNS 設定について
1. Pod の DNS ポリシー
2. Pod の DNS 設定
CoreDNS の設定(DNS フォワード)
最後に
参考サイト

Kubernetes 内の名前解決について

Service の A/AAAA レコード

Kubernetes クラスターでは、Service (Headless を除き) が作成されたら、AレコードがクラスターのDNSに登録されるようになっています。Aレコードの内容は FQDN と Service の ClusterIP となります。

登録された FQDN の形式は以下になります。

<ServiceName>.<Namespace>.svc.cluster.local

Headless Service について、ClusterIP が持っていないため、FQDN は後ろにある Pod の IP 群になります。
アクセスされた際に、ラウンドロビン形式で IP が返されるようになっています。

Pod の A/AAAA レコード

Kubernetes の Pod の FQDN の形式は以下となります。

<PodのIP>.<Namespace>.pod.<クラスタードメイン名>

例：

172-17-0-3.default.pod.cluster.local

これは IP 依存しているので、そもそも IP を使えばよくない？と思いますので、Pod の名前解決はなしと考えてても過言ではないと思います。

ただし、Headless と併用した場合、Pod でも名前解決できるようになるので、この部分は以前 Headless の記事で説明しましたので、興味のある方は参考に読んでいただければと思います。

Kubernetes 内の DNS 設定について

Kubernetes の Pod の設定で、Pod が参照する DNS サーバーの設定は可能です。

Pod の DNS ポリシー

spec.dnsPolicy

Pod の定義に、DNS ポリシーを入れることによって、Pod に以下の挙動をさせることが可能です。

オプション：

ClusterFirst：DNS ポリシーのデフォルト値。クラスター内部で名前解決できない FQDN は、ノードから継承された上流DNSサーバーにフォワーディングされます。
- K8s内DNS → ノードの名前解決順で名前解決する
- 追加のstubドメインと上流のDNSサーバーはクラスターノードに設定すれば、Podでも参照できるようになります。
Default: Pod が稼働しているノードから名前解決の設定を継承します。
- ノードの名前解決のみで名前解決する
ClusterFirstWithHostNet: hostNetwork 形式で稼働している Pod では、Pod を明示的に DNS ポリシーを"ClusterFirstWithHostNet"に設定すべき
- spec.hostNetwork: true になっている Pod は、このポリシーにする必要がある
None: この設定では、Kubernetes の環境から DNS 設定を無視することができる
- Pod の DNS 設定を完全にカスタマイズする時に使用する
- Pod の全てのDNS設定は、Spec.dnsConfig フィールドを指定して提供することになる
- None に設定した場合、Spec.dnsConfig フィールドは必須となる

サンプル：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: busybox:1.28
    command:
      - sleep
      - "3600"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: busybox
  restartPolicy: Always
  hostNetwork: true
  dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet

Pod の DNS 設定

spec.dnsConfig

spec.dnsConfig は、DNS ポリシー以外に、さらに Pod の DNS 設定をカスタマイズするための設定となります。
また、spec.dnsPolicy が None に設定された場合、spec.dnsConfig は設定必須となります。

オプション：

nameservers：Pod が参照する DNS サーバーの IP アドレスのリストを指定する
- 最大３つ指定可能
- Pod の dnsPolicy が "None" に指定されていたとき、最低1つの IP の指定が必要
searches：Pod 内でホスト名を検索するための DNS サーチドメインのリストを追加する
- このリストの内容は、選択されたspec.dnsPolicyから生成されたサーチドメインのリストにマージされる
- 重複されているサーチドメインは削除される
- 最大6つのサーチドメインの設定が可能
options：nameプロパティー(必須)とvalueプロパティー(オプション)を持つような各オプジェクトのリストを追加する
- このリストの内容は、選択されたspec.dnsPolicyから生成されたオブジェクトのリストにマージされる
- 重複されているオブジェクトは削除される

サンプル：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  namespace: default
  name: dns-example
spec:
  containers:
    - name: test
      image: nginx
  dnsPolicy: "None"
  dnsConfig:
    nameservers:
      - 1.2.3.4
    searches:
      - ns1.svc.cluster.local
      - my.dns.search.suffix
    options:
      - name: ndots
        value: "2"
      - name: edns0

CoreDNS の設定(DNS フォワード)

kind: ConfigMap

CoreDNS アドオン

As of Kubernetes v1.12, CoreDNS is the recommended DNS Server, replacing kube-dns. Document

現在、Kubernetes クラスター DNS の管理と解決に CoreDNS アドオン(add-on)を使用することをが推奨となっています。そのため、DNS 設定をカスタマイズするには、システム Pod である kube-dns(CoreDNSアドオン) をカスタマイズすることで、可能となります。

AKS での CoreDNS のカスタマイズ

Azure の AKS も勿論そう合わせるようになっていますので、AKS のドキュメントではカスタマイズの方法を紹介されています。

AKS はマネージドサービスであるため、CoreDNS のメイン構成 (CoreFile) を変更することはできません。代わりに、既定の設定をオーバーライドするには、Kubernetes ConfigMap を使用してください。Document

上記の説明通り、AKS のシステム Pod はフルマネージドになっているため、カスタマイズはできません。
ただし、既定の AKS CoreDNS ConfigMaps を上書きすることで、設定が可能となっています。

AKS CoreDNS ConfigMaps の確認コマンド：

kubectl get configmaps --namespace=kube-system coredns -o yaml

マニフェスト(yaml)を書いて、以下のコマンドを実行することで、適用が可能です。

# 指定のマニフェスト ファイルを適用
kubectl apply -f <yamlファイルのパス>

# 適用結果を確認
kubectl get configmaps --namespace=kube-system coredns-custom -o yaml

# システム Pod の更新　※ 停止時間は発生しません
kubectl delete pod --namespace kube-system -l k8s-app=kube-dns

AKS CoreDNS カスタマイズのシナリオ

公式ドキュメントで紹介されたシナリオは、DNS フォワード設定を活用するものが多いです

シナリオの抜粋：

DNS 名の書き換え
ネットワークトラフィックの転送サーバーの指定
内部的にしか解決できないカスタムドメインの構成(フォワード)
スタブドメイン(stub domain)の構成
その他の CoreDNS のプラグインの導入

※ スタブドメインの表現はあんまり見当たらないので、恐らくDNS スタブゾーンのことかと思います。DNS スタブゾーンは、DNS サーバーが別のドメインのレコードを解決できるようにするために使用されます。

サンプル：内部的にしか解決できないカスタムドメインの構成例のマニフェスト(yamlファイルの中身)

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns-custom
  namespace: kube-system
data:
  puglife.server: | # you may select any name here, but it must end with the .server file extension
    puglife.local:53 {
        errors
        cache 30
        forward . 192.11.0.1  # this is my test/dev DNS server
    }

この例では、puglife.local ドメインへの名前解決は 192.11.0.1 サーバーを使用するようになっています。

最後に

ちょうど最近 kubernetes (AKS) でDNSサーバーを指定する方法についての質問をもらったことがあったので、
調べた内容を残しておこうと思い、この記事が生まれました。

記事に書いた内容以外の方法などもあるかもしれませんが、情報入手次第更新していこうと思います。

ここまで読んでいただいて、お疲れ様でした。

kubernetes – DNSについて