1、前言：

CoreDNS作为CNCF中托管的一个域名发现的项目，原生集成Kubernetes，它的目标是成为云原生的DNS服务器和服务发现的参考解决方案，目前CoreDNS已经从 CNCF 正式毕业，并正式成为 Kubernetes 的 DNS 服务器。它是 Golang 编写的一个插件式 DNS 服务器，从Kubernetes 1.13开始，CoreDNS就成了Kubernetes的默认DNS服务器，但 kubeadm默认安装CoreDNS的时间要更早。它有以下几个特性：

• 插件化（Plugins）

  基于 Caddy 服务器框架，CoreDNS 实现了一个插件链的架构，将大量应用端的逻辑抽象成 plugin 的形式（如 Kubernetes 的 DNS 服务发现，Prometheus 监控等）暴露给使用者。CoreDNS 以预配置的方式将不同的 plugin 串成一条链，按序执行 plugin 的逻辑。从编译层面，用户选择所需的 plugin 编译到最终的可执行文件中，使得运行效率更高。CoreDNS 采用 Go 编写，所以从具体代码层面来看，每个 plugin 其实都是实现了其定义的 interface 的组件而已。第三方只要按照 CoreDNS Plugin API 去编写自定义插件，就可以很方便地集成于 CoreDNS。

• 配置简单化

  引入表达力更强的 DSL[2]，即 Corefile 形式的配置文件（也是基于 Caddy 框架开发）。

• 一体化的解决方案

  区别于 kube-dns，CoreDNS 编译出来就是一个单独的二进制可执行文件，内置了 cache，backend storage，health check 等功能，无需第三方组件来辅助实现其他功能，从而使得部署更方便，内存管理更为安全。

其实从功能角度来看，CoreDNS 更像是一个通用 DNS 方案（类似于 BIND），然后通过插件模式来极大地扩展自身功能，从而可以适用于不同的场景（比如 Kubernetes）。正如官方博客所说：

CoreDNS is powered by plugins.

另外，在正式介绍CoreDNS和NodeocalDNS配置前先普及一下本文可能用到的一些概念：

1）in-addr.arpa （反向域名解析，从IP地址到域名的映射）　

   　in-addr是inverse address, arpa 的标准名称对应为Address and Routing Parameter Area, 即“地址路由参数域”。

      由于在域名系统中，一个IP地址可以对应多个域名，因此从IP出发去找域名，理论上应该遍历整个域名树，但这在 Internet上是不现实的。为了完成逆向域名解析，系统提供一个特别域，该特别域称为逆向解析域in-addr.arpa。这样欲解析的IP地址就会被表达成一种像域名一样的可显示串形式，后缀以逆向解析域域名“in-addr.arpa”结尾。例如一个IP地址：218.30.103.170，其逆向域名表达方式为：170.103.30.218.in-addr.arpa。两种表达方式中IP地址部分顺序恰好相反，因为域名结构是自底向上(从子域到域)，而IP地址结构是自顶向下(从网络到主机)的。实质上逆向域名解析是将IP地址表达成一个域名，以地址做为索引的域名空间，这样逆向解析的很大部分可以纳入正向解析中。

2、CoreDNS原理

watch Kubernetes的Service和Pod，生成DNS记录，然后通过重新配置Kubelet的DNS选项让新启动的Pod使用CoreDNS提供Kubernetes集群内域名解析服务。

3、Corefile 介绍

Corefile 是 CoreDNS 的配置文件（源于 Caddy 框架的配置文件 Caddyfile），它定义了：

• server 以什么协议监听在哪个端口（可以同时定义多个 server 监听不同端口）

• server 负责哪个 zone 的权威（authoritative）DNS 解析

• server 将加载哪些插件

常见地，一个典型的 Corefile 格式如下所示：

ZONE:[PORT] {
    [PLUGIN] ...
}

• ZONE : 定义 server 负责的 zone，PORT 是可选项，默认为 53；

• PLUGIN : 定义 server 所要加载的 plugin。每个 plugin 可以有多个参数；

比如：

. {
    whoami
}

上述配置文件表达的是：server 负责根域 . 的解析("."表示所有的域名都会匹配),其中 plugin 是 whoami 且没有参数。

1）定义 DNS server

一个最简单的配置文件可以为：

.{}

即 server 监听 53 端口并不使用插件。如果此时在定义其他 server，要保证监听端口不冲突；如果是在原来 server 增加 zone，则要保证 zone 之间不冲突，如：

# 多个server的话需要保证监听端口不冲突
.    {}
.:54 {}

另一个 server 运行于 54 端口并负责根域 . 的解析。

又如：

#同一server的话需要保证zone不冲突
example.org {
    whoami
}
org {
    whoami
}

同一个 server 但是负责不同 zone 的解析，有不同插件链。

2）定义 Reverse Zone

跟其他 DNS 服务器类似，Corefile 也可以定义 Reverse Zone（反向解析 IP 地址对应的域名）：

0.0.10.in-addr.arpa {
    whoami
}

或者简化版本：

10.0.0.0/24 {
    whoami
}

可以通过 dig 进行反向查询：

$ dig -x 10.0.0.1

3）使用不同的通信协议

CoreDNS 除了支持 DNS 协议，也支持 TLS 和 gRPC，即 DNS-over-TLS 和 DNS-over-gRPC 模式：

tls://example.org:1443 {
#...
}

4、插件的工作模式

当 CoreDNS 启动后，它将根据配置文件启动不同 server （假设配置文件中配置了多个DNS Server），每台 server 都拥有自己的插件链。当有 DNS 请求时，它将依次经历如下 3 步逻辑：

  （1）如果有当前请求的 server 有多个 zone，将采用贪心原则选择最匹配的 zone，例如当前server含有com和baidu.com这两个zone,当客户端请求当前server解析域名www.baidu.com的话，根据贪心原则会选择baidu.com这个zone；

  （2）一旦找到匹配的 server，按照 plugin.cfg定义的顺序执行插件链上的插件（目前可用插件列表）；

  （3）每个插件将判断当前请求是否应该处理，将有以下几种可能： 

• 请求被当前插件处理

  插件将生成对应的响应并回给客户端，此时请求结束，下一个插件将不会被调用，如 whoami 插件；

• 请求不被当前插件处理

　　　直接调用下一个插件。如果最后一个插件执行错误，服务器返回SERVFAIL响应；

• 请求被当前插件以 Fallthrough 形式处理

  如果请求在该插件处理过程中有可能将跳转至下一个插件，该过程称为 fallthrough，并以关键字 fallthrough 来决定是否允许此项操作，例如 host 插件，当查询域名未位于 /etc/hosts，则调用下一个插件；

• 请求在处理过程被携带 Hint

  请求被插件处理，并在其响应中添加了某些信息（hint）后继续交由下一个插件处理。这些额外的信息将组成对客户端的最终响应，如 metric 插件；

5、 CoreDNS 如何处理 DNS 请求

如果 Corefile 为：

coredns.io:5300 {
    file db.coredns.io
}

example.io:53 {
    log
    file db.example.io
    errors
}

example.net:53 {
    file db.example.net
}

.:53 {
    log
    errors
    cache
    kubernetes
    health
    proxy . 8.8.8.8
}

从配置文件来看，我们定义了两个 server（其中监听5300端口的server仅配置了coredns.io这一个zone，监听53端口的server配置了example.io、example.net和.三个zone），分别监听在 5300 和 53 端口。其逻辑图可如下所示：

每个进入到某个 server 的请求将按照 plugin.cfg 定义顺序执行其已经加载的插件。

从上图，我们需要注意的是尽管在 .:53 配置了 health 插件，但是它并为在上面的逻辑图中出现，原因是：该插件并未参与请求相关的逻辑（即并没有在插件链上），只是修改了 server 配置。更一般地，我们可以将插件分为两种：

• Normal 插件：参与请求相关的逻辑，且插入到插件链中；

• 其他插件：不参与请求相关的逻辑，也不出现在插件链中，只是用于修改 server 的配置，如 health，tls 等插件；

6、Kubernetes中CoreDNS配置详解

通过下面命令查看当前Kubernetes集群coredns配置

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

结果如下（只粘贴了配置部分）：　

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health {
           lameduck 5s
        }
        ready
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           pods insecure
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
           ttl 30
        }
        hosts {
            10.20.31.104 www.google.com
            fallthrough
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
kind: ConfigMap
......　　

讲一下我自己的理解：

1. 配置文件类似于 nginx 配置文件的格式；
2. 最外面一级的大括号，对应‘服务’的概念。多个服务可以共用一个端口；
3. 往里面一级的大括号，对应 plugins 的概念，每一个大括号都是一个 plugin。这里可以看出，plugins 是 CoreDNS 的一等公民；
4. 服务之间顺序有无关联没有感觉，但 plugins 之间是严重顺序相关的。某些 plugin 必须用 fallthrough 关键字流向下一个 plugin；
5. plugin 内部的配置选项是顺序无关的；
6. 从 CoreDNS 的性能指标看，适合做大型服务。

7、Kubenetes中NodeLocalDNS配置详解

nodelocaldns介绍本文不在多余介绍，只针对nodelocaldns配置进行讲解，nodelocaldns配置几乎和CoreDNS配置一致。

通过下面命令查看当前Kubernetes集群coredns配置

kubectl get configmaps -n=kube-system nodelocaldns -o yaml

结果如下（只粘贴了配置部分）：　

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    cluster.local:53 {
        errors
        cache {
            success 9984 30
            denial 9984 5
        }
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . 10.233.0.3 {
            force_tcp
        }
        prometheus :9253
        health 169.254.25.10:9254
    }
    in-addr.arpa:53 {
        errors
        cache 30
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . 10.233.0.3 {
            force_tcp
        }
        prometheus :9253
    }
    ip6.arpa:53 {
        errors
        cache 30
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . 10.233.0.3 {
            force_tcp
        }
        prometheus :9253
    }
    .:53 {
        errors
        cache 30
        reload
        loop
        bind 169.254.25.10
        forward . /etc/resolv.conf
        prometheus :9253
    }
kind: ConfigMap
......

参考：https://my.oschina.net/u/4148359/blog/4868274

参考：https://mp.weixin.qq.com/s/vU6jMvNo3loXLltXF6cWVw