CoreDNS源码分析

CoreDNS源码基于1.3.1版本。

架构

CoreDNS架构基于Caddy框架实现，整个项目大量使用了Caddy的插件功能，整体代码结构比较清晰，读起来也特别的舒服。

Makefile

首先看CoreDNS的Makefile部分代码：

如图，可以看到，core/plugin/zplugin.go和core/dnsserver/zdirectives.go文件都是由coredns.go通过plugin.cfg生成的。其中，coredns.go就是启动文件，plugin.cfg是配置的插件列表，默认插件如下：

# Directives are registered in the order they should be
# executed.
#
# Ordering is VERY important. Every plugin will
# feel the effects of all other plugin below
# (after) them during a request, but they must not
# care what plugin above them are doing.

# How to rebuild with updated plugin configurations:
# Modify the list below and run `go gen && go build`

# The parser takes the input format of
#     <plugin-name>:<package-name>
# Or
#     <plugin-name>:<fully-qualified-package-name>
#
# External plugin example:
# log:github.com/coredns/coredns/plugin/log
# Local plugin example:
# log:log

metadata:metadata
tls:tls
reload:reload
nsid:nsid
root:root
bind:bind
debug:debug
trace:trace
health:health
pprof:pprof
prometheus:metrics
errors:errors
log:log
dnstap:dnstap
chaos:chaos
loadbalance:loadbalance
cache:cache
rewrite:rewrite
dnssec:dnssec
autopath:autopath
template:template
hosts:hosts
route53:route53
federation:federation
k8s_external:k8s_external
kubernetes:kubernetes
file:file
auto:auto
secondary:secondary
etcd:etcd
loop:loop
forward:forward
proxy:proxy
erratic:erratic
whoami:whoami
on:github.com/mholt/caddy/onevent

默认代码中包含的是现有的所有插件，类似于一种键值对的方式提供。
再来看启动文件coredns.go：

代码很简单，就是一个Run方法，但是加载了github.com/coredns/coredns/core/plugin包下的所有init方法。github.com/coredns/coredns/core/plugin包下只有一个zplugin.go文件，而这个文件就是Makefile生成的文件，如下：

// generated by directives_generate.go; DO NOT EDIT

package plugin

import (
	// Include all plugins.
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/auto"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/autopath"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/bind"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/cache"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/chaos"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/debug"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/dnssec"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/dnstap"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/erratic"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/errors"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/etcd"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/federation"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/file"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/forward"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/health"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/hosts"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/k8s_external"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/kubernetes"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/loadbalance"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/log"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/loop"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/metadata"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/metrics"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/nsid"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/pprof"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/proxy"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/reload"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/rewrite"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/root"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/route53"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/secondary"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/template"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/tls"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/trace"
	_ "github.com/coredns/coredns/plugin/whoami"
	_ "github.com/mholt/caddy/onevent"
)

Makefile生成的另一文件zdirectives.go如下：

// generated by directives_generate.go; DO NOT EDIT

package dnsserver

// Directives are registered in the order they should be
// executed.
//
// Ordering is VERY important. Every plugin will
// feel the effects of all other plugin below
// (after) them during a request, but they must not
// care what plugin above them are doing.
var Directives = []string{
	"metadata",
	"tls",
	"reload",
	"nsid",
	"root",
	"bind",
	"debug",
	"trace",
	"health",
	"pprof",
	"prometheus",
	"errors",
	"log",
	"dnstap",
	"chaos",
	"loadbalance",
	"cache",
	"rewrite",
	"dnssec",
	"autopath",
	"template",
	"hosts",
	"route53",
	"federation",
	"k8s_external",
	"kubernetes",
	"file",
	"auto",
	"secondary",
	"etcd",
	"loop",
	"forward",
	"proxy",
	"erratic",
	"whoami",
	"on",
}

两个文件，一个是加载所有的插件模块，执行init方法；另一个就是配置了一个数组。
回到zplugin.go文件，以github.com/coredns/coredns/plugin/auto包为例，其相应的init方法如下：

执行的主要动作就是将auto插件注册到caddy中去，然后添加一个setup方法，主要用来做一些初始化配置的操作。
所以，通过这种init的方式，将生成的插件依次注册到caddy中。

CoreDNS初始化

通过Run方法进入CoreDNS的初始化过程。Run方法主要就是对参数的验证，重点看其引入的包github.com/coredns/coredns/core/dnsserver，对应的init方法如下：

通过caddy的RegisterServerType方法完成插件的最终注册，其中，插件列表Directives是core/dnsserver/zdirectives.go文件的内容，包含了一系列的插件信息（插件顺序是有严格要求的）；而newContext就是dnsContext对象，实现了caddy的Context接口，

通过MakeServers完成dnsServer的创建。

DNSServer创建

CoreDNS有多种Server的创建，

分别有DNS、TLS、GRPC以及HTTPS几种方式。以DNS方式为例，进入NewServer方法，主要作用是添加pluginChain链，该链对应的就是相应插件的plugin.Handler方法，逆序遍历，

假设加载的插件为errors、log、host，则逆序之后，由于从后往前添加插件host-->log-->errors，最终实际加载的顺序则是errors-->log-->host，和定义的顺序一致。

插件执行

所有的插件主要实现了Handler接口，

Name方法就是插件的名称，重点看ServeDNS方法。ServeDNS有三个参数，Context表示整个上下文，ResponseWriter表示返回给客户端的报文，dns.Msg为客户端的请求。
每个插件在处理请求时，调用NextOrFailure方法调用下一个插件去处理相应的逻辑，即链式调用；调用WriteMsg方法完成结束调用，将消息传递给客户端。
如果需要自定义插件的话，基本上实现了Name和ServeDNS方法，并在plugin.cfg合适的位置添加插件的信息，即可完成自定义插件的实现，非常方便。

Kubernetes插件

Kubernetes在CoreDNS中也是以插件的形式提供的，主要提供后端的资源作为域名解析的源。

启动

同其他的插件一致，Kubernetes也是先执行init将插件注册到caddy中，然后调用setup方法完成启动工作。看下setup主要做什么工作。

首先调用kubernetesParse解析Kubernetes插件相应的配置；接着调用InitKubeCache初始化kubeClient，同时调用newdnsController初始化dnsController，通过dnsController与Kubernetes集群交互，获取集群内相应的数据；最后调用AddPlugin将插件以链表的形式添加到配置内，完成初始化工作。

运行

运行以实现了ServeDNS方法开始。主要就是通过解析不同的请求类型进入不同的处理逻辑。

通过实现ServiceBackend完成域名的解析工作。

Services主要根据特定的请求类型，获取其相应的所有的Services；
Reverse主要做域名反向解析的动作，即通过IP获取相对应的域名；
Lookup主要用来做上游DNSServer的查找工作；
Records主要做域名解析的工作，返回特定的记录。

总结

CoreDNS代码的结构非常清晰，通过初始化时加载自定义的插件顺序，依次注入到caddy中去，并在执行的时候，按照定义的插件顺序依次执行，形成一个链式的调用结构。通过DNSServer的创建和多个插件的个性化实现构成整个统一的代码结构。