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使用 CoreDNS 來應對 DNS 污染

2020-12-30 07:15:43 其他

原文鏈接：https://fuckcloudnative.io/posts/install-coredns-on-macos/

CoreDNS 是 Golang 撰寫的一個插件式 DNS 服務器，是 Kubernetes 1.13 后所內置的默認 DNS 服務器，CoreDNS 的目標是成為 cloud-native 環境下的 DNS 服務器和服務發現解決方案，即：

Our goal is to make CoreDNS the cloud-native DNS server and service discovery solution.

它有以下幾個特性：

  • 插件化（Plugins）

    基于 Caddy 服務器框架，CoreDNS 實作了一個插件鏈的架構，將大量應用端的邏輯抽象成 plugin 的形式（如 Kubernetes 的 DNS 服務發現，Prometheus 監控等）暴露給使用者，CoreDNS 以預配置的方式將不同的 plugin 串成一條鏈，按序執行 plugin 的邏輯，從編譯層面，用戶選擇所需的 plugin 編譯到最終的可執行檔案中，使得運行效率更高，CoreDNS 采用 Go 撰寫，所以從具體代碼層面來看，每個 plugin 其實都是實作了其定義的 interface 的組件而已，第三方只要按照 CoreDNS Plugin API 去撰寫自定義插件，就可以很方便地集成于 CoreDNS，

  • 配置簡單化

    引入表達力更強的 DSL，即 Corefile 形式的組態檔（也是基于 Caddy 框架開發），

  • 一體化的解決方案

    區別于 kube-dns，CoreDNS 編譯出來就是一個單獨的二進制可執行檔案，內置了 cache，backend storage，health check 等功能，無需第三方組件來輔助實作其他功能，從而使得部署更方便，記憶體管理更為安全，

其實從功能角度來看，CoreDNS 更像是一個通用 DNS 方案（類似于 BIND），然后通過插件模式來極大地擴展自身功能，從而可以適用于不同的場景（比如 Kubernetes），正如官方博客所說：

CoreDNS is powered by plugins.

1. Corefile 介紹

Corefile 是 CoreDNS 的組態檔（源于 Caddy 框架的組態檔 Caddyfile），它定義了：

  • server 以什么協議監聽在哪個埠（可以同時定義多個 server 監聽不同埠）
  • server 負責哪個 zone 的權威（authoritative）DNS 決議
  • server 將加載哪些插件

常見地，一個典型的 Corefile 格式如下所示：

ZONE:[PORT] {
	[PLUGIN] ...
}
  • ZONE : 定義 server 負責的 zone，PORT 是可選項，默認為 53；
  • PLUGIN : 定義 server 所要加載的 plugin，每個 plugin 可以有多個引數；

比如：

. {
    chaos CoreDNS-001
}

上述組態檔表達的是：server 負責根域 . 的決議，其中 plugin 是 chaos 且沒有引數，

定義 server

一個最簡單的組態檔可以為：

.{}

即 server 監聽 53 埠并不使用插件，如果此時在定義其他 server，要保證監聽埠不沖突；如果是在原來 server 增加 zone，則要保證 zone 之間不沖突，如：

.    {}
.:54 {}

另一個 server 運行于 54 埠并負責根域 . 的決議，

又如：

example.org {
    whoami
}
org {
    whoami
}

同一個 server 但是負責不同 zone 的決議，有不同插件鏈，

定義 Reverse Zone

跟其他 DNS 服務器類似，Corefile 也可以定義 Reverse Zone（反向決議 IP 地址對應的域名）：

0.0.10.in-addr.arpa {
    whoami
}

或者簡化版本：

10.0.0.0/24 {
    whoami
}

可以通過 dig 進行反向查詢：

$ dig -x 10.0.0.1

使用不同的通信協議

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

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

2. 插件的作業模式

當 CoreDNS 啟動后，它將根據組態檔啟動不同 server ，每臺 server 都擁有自己的插件鏈，當有 DNS 請求時，它將依次經歷如下 3 步邏輯：

  1. 如果有當前請求的 server 有多個 zone，將采用貪心原則選擇最匹配的 zone；
  2. 一旦找到匹配的 server，按照 plugin.cfg 定義的順序執行插件鏈上的插件；
  3. 每個插件將判斷當前請求是否應該處理，將有以下幾種可能：

  • 請求被當前插件處理

    插件將生成對應的回應并回給客戶端，此時請求結束，下一個插件將不會被呼叫，如 whoami 插件；

  • 請求被當前插件以 Fallthrough 形式處理

    如果請求在該插件處理程序中有可能將跳轉至下一個插件，該程序稱為 fallthrough，并以關鍵字 fallthrough 來決定是否允許此項操作，例如 host 插件，當查詢域名未位于 /etc/hosts，則呼叫下一個插件；

  • 請求在處理程序被攜帶 Hint

    請求被插件處理，并在其回應中添加了某些資訊（hint）后繼續交由下一個插件處理，這些額外的資訊將組成對客戶端的最終回應，如 metric 插件；

3. CoreDNS 如何處理 DNS 請求

如果 Corefile 為：

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

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

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

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

從組態檔來看，我們定義了兩個 server（盡管有 4 個區塊），分別監聽在 5300 和 53 埠，其邏輯圖可如下所示：

每個進入到某個 server 的請求將按照 plugin.cfg 定義順序執行其已經加載的插件，

從上圖，我們需要注意以下幾點：

  • 盡管在 .:53 配置了 health 插件，但是它并為在上面的邏輯圖中出現，原因是：該插件并未參與請求相關的邏輯（即并沒有在插件鏈上），只是修改了 server 配置，更一般地，我們可以將插件分為兩種：
    • Normal 插件：參與請求相關的邏輯，且插入到插件鏈中；
    • 其他插件：不參與請求相關的邏輯，也不出現在插件鏈中，只是用于修改 server 的配置，如 health，tls 等插件；

4. 配置 CoreDNS

既然 CoreDNS 如此優秀，我用它來抵御偉大的防火長城豈不美哉？研究了一圈，發現技術上還是可行的，唯一的一個缺點是不支持使用代理，不過你可以通過 proxychians-ng 或 proxifier 來強制使用代理，下面開始折騰，

具體的思路其實非常簡單，就是將國內的域名查詢請求轉發到 114 等國內的公共 DNS 服務器，將國外的域名查詢請求轉發到 8.8.8.8 等國外的公共 DNS 服務器，然而 CoreDNS 的插件鏈有點反直覺，同一個插件鏈上的每一個插件只能出現一次，如果只使用 forward 插件是滿足不了需求的，

CoreDNS 原來還有個插件叫 proxy，功能和 forward 類似，目測好像同時利用 proxy 和 forward 插件就可以實作咱的需求了，但理想與現實的差距總是很大，不知道從什么時候開始，CoreDNS 官方編譯的二進制檔案已經沒有 proxy 插件了，真是氣人，

dnsredir

偶然間發現了一個第三方插件 dnsredir，目測可以解決我的所有問題，該插件綜合了 proxy 和 forward 插件的所有優點，支持 UDP、TCP、DNS-over-TLS 和 DNS-over-HTTPS，也支持多個后端，還具備健康檢查和故障轉移的功能，真是太香了！

它的語法是這樣的：

dnsredir FROM... {
    to TO...
}

  • FROM... 是一個檔案串列，包含了匹配的域名和決議該域名的服務器，說白了就是 dnsmasq 所使用的格式，直接看例子：

    server=/0-100.com/114.114.114.114
server=/0-100.com/114.114.114.114

    為什么要用這種格式呢？當然是為了方便啦，

    為什么這樣會方便呢？當然是為了可以直接用上 FelixOnMars的大陸區域名串列了，，，FelixOnMars 同時還提供了 Google 和 Apple 的域名串列，這在某些地區某些ISP可以得到國內鏡像的 IP，從而加速訪問，想想就刺激，

  • 當然，除了使用檔案串列外，還可以使用 .，類似于上面所說的根域，這個插件最大的亮點是可以在插件鏈中重復使用 dnsredir 插件，只要 FROM... 不重復就行，

  • to TO... 用來將 DNS 決議請求發給上游 DNS 服務器，支持幾乎所有 DNS 協議，例如：

    dns://1.1.1.1
8.8.8.8
tcp://9.9.9.9
udp://2606:4700:4700::1111

tls://[email protected]
tls://8.8.8.8
tls://dns.quad9.net

doh://cloudflare-dns.com/dns-query
json-doh://1.1.1.1/dns-query
json-doh://dns.google/resolve
ietf-doh://dns.quad9.net/dns-query

增強版 CoreDNS

dnsredir 雖香，但大家別忘了，它是第三方插件，官方默認的二進制檔案是不包含該插件的，你可以選擇自己編譯，但如果經常需要升級怎么辦？總不能每次都手動編譯吧，也太累了，

好在有位大佬已經通過 CI/CD 流程將所需的第三方插件都集成編譯進去了，并定期更新，簡直就是我等的福音，大佬的專案地址為：

  • https://github.com/missdeer/coredns_custom_build

現在只需要下載對應作業系統的二進制檔案，到處拷貝，就可以運行了，

下面統統以 MacOS 為例作講解，Openwrt 的玩法也一樣，參考本文的方法論即可，具體本文就不展開了，

直接下載二進制檔案：

$ wget 'https://appveyorcidatav2.blob.core.windows.net/missdeer-15199/coredns-custom-build/1-7-1-514/idbodwxwywg1xgdg/distrib/coredns-linux-amd64.zip?sv=2015-12-11&sr=c&sig=BhMWcOVtDuaETyz2DcjpOr9GdvkpNVOqoIa7iWFpFNQ%3D&st=2020-12-23T15%3A26%3A19Z&se=2020-12-23T15%3A32%3A19Z&sp=r'
$ $ tar zxf coredns-linux-amd64.zip
$ mv coredns-linux-amd64/coredns /usr/local/bin/

配置

要深入了解 CoreDNS，請查看其檔案，及 plugins 的介紹，下面是我的組態檔：

cat > /usr/local/etc/Corefile <<EOF
# https://coredns.io/plugins/cache/
(global_cache) {
    cache {
        # [5, 60]
        success 65536 3600 300
        # [1, 10]
        denial 8192 600 60
        prefetch 1 60m 10%
    }
}

.:7913  {
  ads {
      default-lists
      blacklist https://raw.githubusercontent.com/privacy-protection-tools/anti-AD/master/anti-ad-domains.txt
      whitelist https://files.krnl.eu/whitelist.txt
      log
      auto-update-interval 24h
      list-store ads-cache
  }
  errors
  hosts {
    fallthrough
  }
  health
  prometheus :9153

  import global_cache

  template ANY AAAA {
      rcode NXDOMAIN
  }

  dnsredir accelerated-domains.china.conf google.china.conf apple.china.conf mydns.conf {
      expire 15s
      max_fails 3
      health_check 3s
      policy round_robin
      path_reload 2s

      to 114.114.114.114 223.5.5.5 119.29.29.29
  }

  dnsredir . {
      expire 60s
      max_fails 5
      health_check 5s
      policy random
      spray

      to tls://[email protected] tls://[email protected]
      to tls://[email protected] tls://[email protected]
      # Global TLS server name
      # tls_servername cloudflare-dns.com
  }

  log
  loop
  reload 6s
}

EOF
  • hosts : hosts 是 CoreDNS 的一個 plugin，這一節的意思是加載 /etc/hosts 檔案里面的決議資訊，hosts 在最前面，則如果一個域名在 hosts 檔案中存在，則優先使用這個資訊回傳；
  • fallthrough : 如果 hosts 中找不到，則進入下一個 plugin 繼續，缺少這一個指令，后面的 plugins 配置就無意義了；
  • cache : 溯源得到的結果，快取指定時間，類似 TTL 的概念；
  • reload : 多久掃描組態檔一次，如有變更，自動加載；
  • errors : 列印/存盤錯誤日志；
  • dnsredir : 這是重點插件，第一段 dnsredir 配置使用了 4 個檔案串列，均是 FelixOnMars的大陸區域名串列，這里我還加了一個自定義的檔案串列 mydns.conf，第二段 dnsredir 配置表示默認的決議配置，可以理解為故障轉移，如果某個域名沒有匹配到任何一個檔案串列，就使用第二段 dnsredir 的上游 DNS 服務器進行決議，通過這樣的配置方式，就實作了將國內的域名查詢請求轉發到 114 等國內的公共 DNS 服務器，將國外的域名查詢請求轉發到 8.8.8.8 等國外的公共 DNS 服務器，

講一下我自己的理解：

  1. 組態檔類似于 nginx 組態檔的格式；
  2. 最外面一級的大括號，對應『服務』的概念，多個服務可以共用一個埠；
  3. 往里面一級的大括號，對應 plugins 的概念，每一個大括號都是一個 plugin，這里可以看出，plugins 是 CoreDNS 的一等公民；
  4. 服務之間順序有無關聯沒有感覺，但 plugins 之間是嚴重順序相關的，某些 plugin 必須用 fallthrough 關鍵字流向下一個 plugin；
  5. plugin 內部的配置選項是順序無關的；
  6. 從 plugins 頁面的介紹看，CoreDNS 的功能還是很強的，既能輕松從 bind 遷移，還能兼容 old-style dns server 的運維習慣；
  7. 從 CoreDNS 的性能指標看，適合做大型服務，

注意：該方案的前提是能夠強制讓 CoreDNS 使用代理，或者更精確一點，讓 8.8.8.8 和 8.8.4.4 使用代理，這里的方法比較復雜一點，本文就不介紹了，如果你實在不知道怎么辦，可以將 8.8.8.8 這一行洗掉，直接使用 Cloudflare 提供的 DNS 服務，雖然回應有點慢，但好在可以訪問，

如果你無法忍受 Cloudflare 的回應速度，可以考慮使用國內的無污染 DNS：紅魚 DNS，然后直接一勞永逸：

cat > /usr/local/etc/Corefile <<EOF
# https://coredns.io/plugins/cache/
(global_cache) {
    cache {
        # [5, 60]
        success 65536 3600 300
        # [1, 10]
        denial 8192 600 60
        prefetch 1 60m 10%
    }
}

.:7913  {
  ads {
      default-lists
      blacklist https://raw.githubusercontent.com/privacy-protection-tools/anti-AD/master/anti-ad-domains.txt
      whitelist https://files.krnl.eu/whitelist.txt
      log
      auto-update-interval 24h
      list-store ads-cache
  }
  errors
  hosts {
    fallthrough
  }
  health
  prometheus :9153

  import global_cache

  template ANY AAAA {
      rcode NXDOMAIN
  }

  dnsredir accelerated-domains.china.conf google.china.conf apple.china.conf mydns.conf {
      expire 15s
      max_fails 3
      health_check 3s
      policy round_robin
      path_reload 2s

      to 114.114.114.114 223.5.5.5 119.29.29.29
  }
  
  dnsredir . {
      expire 60s
      max_fails 5
      health_check 5s
      policy random
      spray

      to doh://13800000000.rubyfish.cn
  }

  log
  loop
  reload 6s
}

EOF

這樣 CoreDNS 就不用擔心走代理的問題了，

定時更新國內域名串列

大陸域名串列每天都會更新，所以還需要寫個腳本來更新檔案串列，不用檢查檔案是否存在了，直接簡單粗暴無腦更新：

$ cat > /usr/local/bin/update_coredns.sh <<EOF
#!/bin/bash

rm accelerated-domains.china.conf
wget https://cdn.jsdelivr.net/gh/felixonmars/dnsmasq-china-list/accelerated-domains.china.conf -O /usr/local/etc/accelerated-domains.china.conf
rm apple.china.conf
wget https://cdn.jsdelivr.net/gh/felixonmars/dnsmasq-china-list/apple.china.conf -O /usr/local/etc/apple.china.conf
rm google.china.conf
wget https://cdn.jsdelivr.net/gh/felixonmars/dnsmasq-china-list/google.china.conf -O /usr/local/etc/google.china.conf
EOF
$ sudo chmod +x /usr/local/bin/update_coredns.sh

先執行一遍該腳本，更新 Corefile 的配置：

$ /usr/local/bin/update_coredns.sh

然后通過 Crontab 制作定時任務，每隔兩天下午兩點更新域名串列：

$ crontab -l
0 14 */2 * * /usr/local/bin/update_coredns.sh

開機自啟

MacOS 可以使用 launchctl 來管理服務，它可以控制啟動計算機時需要開啟的服務，也可以設定定時執行特定任務的腳本，就像 Linux crontab 一樣, 通過加裝 *.plist 檔案執行相應命令，Launchd 腳本存盤在以下位置, 默認需要自己創建個人的 LaunchAgents 目錄：

  • ~/Library/LaunchAgents : 由用戶自己定義的任務項
  • /Library/LaunchAgents : 由管理員為用戶定義的任務項
  • /Library/LaunchDaemons : 由管理員定義的守護行程任務項
  • /System/Library/LaunchAgents : 由 MacOS 為用戶定義的任務項
  • /System/Library/LaunchDaemons : 由 MacOS 定義的守護行程任務項

我們選擇在 /Library/LaunchAgents/ 目錄下創建 coredns.plist 檔案，內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple Computer//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">
<plist version="1.0">
  <dict>
    <key>Label</key>
    <string>coredns</string>
    <key>ProgramArguments</key>
    <array>
      <string>/usr/local/bin/coredns</string>
      <string>-conf</string>
      <string>/usr/local/etc/Corefile</string>
    </array>
    <key>StandardOutPath</key>
    <string>/var/log/coredns.stdout.log</string>
    <key>StandardErrorPath</key>
    <string>/var/log/coredns.stderr.log</string>
    <key>KeepAlive</key>
    <true/>
    <key>RunAtLoad</key>
    <true/>
  </dict>
</plist>

設定開機自動啟動 coredns：

$ sudo launchctl load -w /Library/LaunchAgents/coredns.plist

查看服務：

$ sudo launchctl list|grep coredns

61676	0	coredns

$ sudo launchctl list coredns

{
	"StandardOutPath" = "/var/log/coredns.stdout.log";
	"LimitLoadToSessionType" = "System";
	"StandardErrorPath" = "/var/log/coredns.stderr.log";
	"Label" = "coredns";
	"TimeOut" = 30;
	"OnDemand" = false;
	"LastExitStatus" = 0;
	"PID" = 61676;
	"Program" = "/usr/local/bin/coredns";
	"ProgramArguments" = (
		"/usr/local/bin/coredns";
		"-conf";
		"/usr/local/etc/Corefile";
	);
};

查看埠號：

$ sudo ps -ef|egrep -v grep|grep coredns

    0 81819     1   0  2:54下午 ??         0:04.70 /usr/local/bin/coredns -conf /usr/local/etc/Corefile
    
$ sudo lsof -P -p 81819|egrep "TCP|UDP"

coredns 81819 root    5u    IPv6 0x1509853aadbdf853      0t0     TCP *:5302 (LISTEN)
coredns 81819 root    6u    IPv6 0x1509853acd2f39ab      0t0     UDP *:5302
coredns 81819 root    7u    IPv6 0x1509853aadbdc493      0t0     TCP *:53 (LISTEN)
coredns 81819 root    8u    IPv6 0x1509853acd2f5a4b      0t0     UDP *:53
coredns 81819 root    9u    IPv6 0x1509853ac63bfed3      0t0     TCP *:5301 (LISTEN)
coredns 81819 root   10u    IPv6 0x1509853acd2f5d03      0t0     UDP *:5301

大功告成，現在你只需要將系統的 DNS IP 設定為 127.0.0.1 就可以了，

驗證

$ doggo www.youtube.com @udp://127.0.0.1

NAME                    	TYPE 	CLASS	TTL 	ADDRESS                 	NAMESERVER
www.youtube.com.        	CNAME	IN   	293s	youtube-ui.l.google.com.	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	172.217.14.110          	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	172.217.11.174          	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	172.217.5.206           	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	172.217.5.78            	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	172.217.14.78           	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	142.250.72.238          	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	216.58.193.206          	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	142.250.68.110          	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	142.250.68.78           	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	172.217.4.142           	127.0.0.1:53
youtube-ui.l.google.com.	A    	IN   	293s	142.250.68.14           	127.0.0.1:53

搞定，

什么？你問我 doggo 是個啥？掃描下方二維碼關注公眾號：

公眾號后臺回復 doggo 即可獲取你想要的東西??

5. 參考資料

  • CoreDNS 使用與架構分析
  • CoreDNS搭建無污染DNS

Kubernetes 1.18.2 1.17.5 1.16.9 1.15.12離線安裝包發布地址http://store.lameleg.com ，歡迎體驗， 使用了最新的sealos v3.3.6版本， 作了主機名決議配置優化，lvscare 掛載/lib/module解決開機啟動ipvs加載問題， 修復lvscare社區netlink與3.10內核不兼容問題,sealos生成百年證書等特性，更多特性 https://github.com/fanux/sealos ，歡迎掃描下方的二維碼加入釘釘群 ，釘釘群已經集成sealos的機器人實時可以看到sealos的動態，

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