CoreDNS 性能优化

概述

CoreDNS 作为 Kubernetes 集群的域名解析组件,如果性能不够可能会影响业务,本文介绍几种 CoreDNS 的性能优化手段。

合理控制 CoreDNS 副本数

考虑以下几种方式:

  1. 根据集群规模预估 coredns 需要的副本数,直接调整 coredns deployment 的副本数:
kubectl -n kube-system scale --replicas=10 deployment/coredns
  1. 为 coredns 定义 HPA 自动扩缩容。
  2. 安装 cluster-proportional-autoscaler 以实现更精确的扩缩容(推荐)。

禁用 ipv6

如果 K8S 节点没有禁用 IPV6 的话,容器内进程请求 coredns 时的默认行为是同时发起 IPV4 和 IPV6 解析,而通常我们只需要用到 IPV4,当容器请求某个域名时,coredns 解析不到 IPV6 记录,就会 forward 到 upstream 去解析,如果到 upstream 需要经过较长时间(比如跨公网,跨机房专线),就会拖慢整个解析流程的速度,业务层面就会感知 DNS 解析慢。

CoreDNS 有一个 template 的插件,可以用它来禁用 IPV6 的解析,只需要给 CoreDNS 加上如下的配置:

template ANY AAAA {
    rcode NXDOMAIN
}

这个配置的含义是:给所有 IPV6 的解析请求都响应空记录,即无此域名的 IPV6 记录。

优化 ndots

默认情况下,Kubernetes 集群中的域名解析往往需要经过多次请求才能解析到。查看 pod 内 的 /etc/resolv.conf 可以知道 ndots 选项默认为 5:

意思是: 如果域名中 . 的数量小于 5,就依次遍历 search 中的后缀并拼接上进行 DNS 查询。

举个例子,在 debug 命名空间查询 kubernetes.default.svc.cluster.local 这个 service:

  1. 域名中有 4 个 .,小于 5,尝试拼接上第一个 search 进行查询,即 kubernetes.default.svc.cluster.local.debug.svc.cluster.local,查不到该域名。
  2. 继续尝试 kubernetes.default.svc.cluster.local.svc.cluster.local,查不到该域名。
  3. 继续尝试 kubernetes.default.svc.cluster.local.cluster.local,仍然查不到该域名。
  4. 尝试不加后缀,即 kubernetes.default.svc.cluster.local,查询成功,返回响应的 ClusterIP。

可以看到一个简单的 service 域名解析需要经过 4 轮解析才能成功,集群中充斥着大量无用的 DNS 请求。

怎么办呢?我们可以设置较小的 ndots,在 Pod 的 dnsConfig 中可以设置:

然后业务发请求时尽量将 service 域名拼完整,这样就不会经过 search 拼接造成大量多余的 DNS 请求。

不过这样会比较麻烦,有没有更好的办法呢?有的!请看下面的 autopath 方式。

启用 autopath

启用 CoreDNS 的 autopath 插件可以避免每次域名解析经过多次请求才能解析到,原理是 CoreDNS 智能识别拼接过 search 的 DNS 解析,直接响应 CNAME 并附上相应的 ClusterIP,一步到位,可以极大减少集群内 DNS 请求数量。

启用方法是修改 CoreDNS 配置:

kubectl -n kube-system edit configmap coredns

修改红框中圈出来的配置:

  • 加上 autopath @kubernetes
  • 默认的 pods insecure 改成 pods verified

需要注意的是,启用 autopath 后,由于 coredns 需要 watch 所有的 pod,会增加 coredns 的内存消耗,根据情况适当调节 coredns 的 memory request 和 limit。

部署 NodeLocal DNSCache

参考 k8s 官方文档 Using NodeLocal DNSCache in Kubernetes clusters

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