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CoreDNS 性能优化

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

如果是使用 TKE 并且 kube-proxy 转发模式为 iptables，可以直接在扩展组件中安装此扩展组件，扩展组件说明请参考 TKE 官方文档；如果使用的 ipvs 模式，可以参考 IPVS 模式安装 NodeLocalDNS。

使用 DNSAutoscaler​

社区有开源的 cluster-proportional-autoscaler ，可以根据集群规模自动扩缩容，支持比较灵活的扩缩容算法。

如果使用的是 TKE，已经将其产品化成 DNSAutoscaler 扩展组件，在扩展组件中直接安装即可，组件说明请参考 TKE 官方文档。