Service Discovery — Kubernetes-এ DNS কীভাবে নাম থেকে Pod-এ পৌঁছায়

লক্ষ্য: CoreDNS-এর kubernetes plugin আসলে কী করে তা একটা ছোট, সৎ সিমুলেশনে নামানো — কোনো library ছাড়া, শুধু একটা dict আর একটা reconcile ফাংশন। এটাই এই লেসনের কেন্দ্রীয় দাবি — “রেকর্ড static zone file থেকে না, live cluster state থেকে আসে” — কোডে সরাসরি দেখানো।

# coredns_sim.py -- a tiny simulation of CoreDNS's core mechanism: watch
# cluster state (here, a plain dict standing in for the API server /
# etcd) and regenerate DNS records from CURRENT state every time
# something changes -- the same reconciliation-loop pattern used by
# every other Kubernetes controller.

class ClusterState:
    """Stand-in for etcd + the API server's Service objects."""
    def __init__(self):
        self.services = {}  # (namespace, name) -> clusterIP

    def create_service(self, namespace, name, cluster_ip):
        self.services[(namespace, name)] = cluster_ip

    def delete_service(self, namespace, name):
        del self.services[(namespace, name)]


class CoreDNSSimulator:
    """Mimics CoreDNS's kubernetes plugin: on every watch event,
    regenerate the DNS record set from the CURRENT state -- never a
    static zone file on disk."""
    def __init__(self, cluster):
        self.cluster = cluster
        self.records = {}
        self.reconcile()

    def reconcile(self):
        """The one thing CoreDNS's kubernetes plugin actually does on
        every watch event: rebuild name.namespace.svc.cluster.local ->
        ClusterIP from whatever the API server currently reports."""
        self.records = {
            f"{name}.{namespace}.svc.cluster.local": ip
            for (namespace, name), ip in self.cluster.services.items()
        }

    def resolve(self, query):
        return self.records.get(query, "NXDOMAIN")

    def dump(self, title):
        print(f"--- {title} ---")
        for fqdn in sorted(self.records):
            print(f"{fqdn:42s} -> {self.records[fqdn]}")
        print()


cluster = ClusterState()
cluster.create_service("default", "web", "10.96.10.11")
cluster.create_service("default", "api", "10.96.10.12")
cluster.create_service("billing", "ledger", "10.96.20.5")

dns = CoreDNSSimulator(cluster)
dns.dump("watch event: 3 Services exist -- initial record set")

print("resolve('api.default.svc.cluster.local') ->", dns.resolve("api.default.svc.cluster.local"))
print()

# --- event: Service billing/ledger deleted ---
cluster.delete_service("billing", "ledger")
dns.reconcile()
dns.dump("watch event: DELETE billing/ledger -- reconciled")

# --- event: a NEW Service named 'ledger' created in namespace 'default' ---
cluster.create_service("default", "ledger", "10.96.10.99")
dns.reconcile()
dns.dump("watch event: CREATE default/ledger (same short name, different namespace)")

print("resolve('ledger.billing.svc.cluster.local') ->", dns.resolve("ledger.billing.svc.cluster.local"))
print("resolve('ledger.default.svc.cluster.local')  ->", dns.resolve("ledger.default.svc.cluster.local"))

প্রকৃত চালিয়ে পাওয়া output (deterministic — হুবহু এটাই আসবে):

--- watch event: 3 Services exist -- initial record set ---
api.default.svc.cluster.local              -> 10.96.10.12
ledger.billing.svc.cluster.local           -> 10.96.20.5
web.default.svc.cluster.local              -> 10.96.10.11

resolve('api.default.svc.cluster.local') -> 10.96.10.12

--- watch event: DELETE billing/ledger -- reconciled ---
api.default.svc.cluster.local              -> 10.96.10.12
web.default.svc.cluster.local              -> 10.96.10.11

--- watch event: CREATE default/ledger (same short name, different namespace) ---
api.default.svc.cluster.local              -> 10.96.10.12
ledger.default.svc.cluster.local           -> 10.96.10.99
web.default.svc.cluster.local              -> 10.96.10.11

resolve('ledger.billing.svc.cluster.local') -> NXDOMAIN
resolve('ledger.default.svc.cluster.local')  -> 10.96.10.99

শেষ দুইটা লাইন এই লেসনের পুরো যুক্তি এক জায়গায় ধরে ফেলে। ledger.billing.svc.cluster.local এখন NXDOMAIN — পুরনো রেকর্ড কোনো TTL countdown-এর অপেক্ষা না করেই সম্পূর্ণ হারিয়ে গেছে, কারণ সেটা কখনো “cache” হয়নি, reconcile()-এর প্রতিটা কলে পুরো সেটটাই নতুন করে গণনা হয়। আর ledger.default.svc.cluster.local একটা সম্পূর্ণ নতুন IP দেয় — একই short name (ledger), সম্পূর্ণ ভিন্ন namespace, সম্পূর্ণ ভিন্ন ClusterIP। এটাই প্রমাণ করে কেন <namespace> অংশটা নামকরণে ঐচ্ছিক না — এটাই দুইটা সম্পূর্ণ ভিন্ন Service-কে একই short name থাকা সত্ত্বেও আলাদা রাখার একমাত্র উপায়।

নিজে বাড়ান:

1. reconcile()-এ একটা history list যোগ করুন যা প্রতিটা event-এর টাইমস্ট্যাম্প ও diff (কোন রেকর্ড যোগ/বাদ হলো) রেকর্ড করে — CoreDNS-এর নিজস্ব kubernetes plugin-এর মেট্রিক্সের একটা সরলীকৃত সংস্করণ
2. Pod DNS সিমুলেট করুন — ClusterState-এ একটা pods dict যোগ করে <ip-with-dashes>.<namespace>.pod.cluster.local রেকর্ড বানান
3. একটা search() ফাংশন লিখুন যা ledger-এর মতো short name নিয়ে search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local তালিকা অনুযায়ী প্রতিটা suffix চেষ্টা করে প্রথম hit ফেরত দেয় — /etc/resolv.conf-এর search লাইনের আচরণ হাতে বাস্তবায়ন