【服务网格】Envoy架构(2):HTTP过滤器,HTTP路由,gRPC,WebSocket,集群管理器

Envoy架构(2):HTTP过滤器,HTTP路由,gRPC,WebSocket,集群管理器

HTTP过滤器

就像网络级别的过滤堆栈一样，Envoy在连接管理器中支持HTTP级别的过滤堆栈。可以编写过滤器，在不知道底层物理协议（HTTP / 1.1，HTTP / 2等）或多路复用功能的情况下，对HTTP层消息进行操作。有三种类型的HTTP级别过滤器：

• 解码器：解码器过滤器在连接管理器正在解码请求流的部分（头部，正文和尾部）时被调用。

• 编码器：编码器过滤器在连接管理器即将编码部分响应流（标题，正文和预告片）时被调用。

• 解码器/编码器：解码器/编码器过滤器在连接管理器正在解码请求流的部分时以及连接管理器将要对部分响应流进行编码时被调用。

HTTP级别筛选器的API允许筛选器在不知道底层协议的情况下运行。像网络级别的过滤器一样，HTTP过滤器可以停止并继续迭代到后续的过滤器。这可以实现更复杂的场景，例如运行状况检查处理，调用速率限制服务，缓冲，路由，为应用程序流量（例如DynamoDB等）生成统计信息。Envoy已经包含了几个HTTP级别的过滤器，配置参考。

HTTP路由

Envoy包含一个HTTP路由器过滤器，可以安装它来执行高级路由任务。这对于处理边缘流量（传统的反向代理请求处理）以及构建服务以服务Envoy网格（通常经由主机/权威HTTP头部上的路由以到达特定的上游服务集群）是有用的。Envoy也有能力配置为正向代理。在转发代理配置中，网状客户端可以通过将他们的http代理适当地配置为Envoy来参与。在高层次上，路由器接收一个传入的HTTP请求，将其与上游集群进行匹配，获取到上游集群中主机的连接池，并转发该请求。路由器过滤器支持以下功能：

• 将域/权限映射到一组路由规则的虚拟主机。

• 前缀和精确路径匹配规则（区分大小写和不区分大小写）。正则表达式/ slug匹配当前不被支持，主要是因为它使编程难以/不可能确定路由规则是否相互冲突。由于这个原因，我们不建议在反向代理级别使用正则表达式/段落路由，但是我们可能会根据需求添加支持。

• 在虚拟主机级别的TLS重定向。

• 在路由级别的路径/主机重定向。

• 显式主机重写。

• 根据所选上游主机的DNS名称自动重写主机。

• 前缀重写。

• Websocket在路由级别升级。

• 通过HTTP头或通过路由配置请求重试。

• 通过HTTP头或通过路由配置指定的请求超时。

• 通过运行时间值将流量从一个上游群集转移到另一个上（请参阅流量转移/分流）。

• 使用基于权重/百分比的路由（请参阅流量转移/拆分）跨多个上游群集进行流量分流。

• 任意头匹配路由规则。

• 虚拟集群规范。虚拟群集在虚拟主机级别指定，由Envoy用于在标准群集级别之上生成附加统计信息。虚拟群集可以使用正则表达式匹配。

• 基于优先级的路由

• 基于哈希策略的路由。

• 非转发代理支持绝对url。

路由表

HTTP连接管理器的配置拥有所有配置的HTTP过滤器使用的路由表。虽然路由器过滤器是路由表的主要使用者，但是如果他们想根据请求的最终目的地做出决定，其他过滤器也可以访问。例如，内置的速率限制过滤器参考路由表来确定是否应该基于路由来调用全局速率限制服务。即使决策涉及随机性（例如，在运行时配置路由规则的情况下），连接管理器也确保所有获取路由的呼叫对于特定请求是稳定的。

重试语义

Envoy允许在路由配置中以及通过请求头对特定请求配置重试。以下配置是可能的：

最大重试次数：Envoy将继续重试任意次数。在每次重试之间使用指数退避算法。此外，所有重试都包含在整个请求超时内。由于大量的重试，这避免了很长的请求时间。

重试条件：Envoy可以根据应用要求在不同类型的条件下重试。例如，网络故障，所有5xx响应码，幂等4xx响应码等

请注意，重试可能被禁用，取决于x-envoy重载的内容。

优先路由

Envoy支持路由级别的优先路由。当前的优先级实现针对每个优先级别使用不同的连接池和断路设置。这意味着即使对于HTTP / 2请求，两个物理连接也将被用于上游主机。未来，Envoy可能会支持真正的HTTP / 2优先级。

目前支持的优先级是默认和高。

gRPC

gRPC是来自Google的RPC框架。它使用协议缓冲区作为基础的序列化/ IDL格式。在传输层，它使用HTTP / 2进行请求/响应复用。Envoy在传输层和应用层都有一流的gRPC支持：

• gRPC使用HTTP / 2预告片来传送请求状态。 Envoy是能够正确支持HTTP / 2预告片的少数几个HTTP代理之一，因此是少数可以传输gRPC请求和响应的代理之一。

• 某些语言的gRPC运行时相对不成熟。 Envoy支持gRPC网桥过滤器，允许gRPC请求通过HTTP / 1.1发送给Envoy。然后，Envoy将请求转换为HTTP / 2传输到目标服务器。该响应被转换回HTTP / 1.1。

• 安装后，网桥过滤器除了统计全局HTTP统计数据之外，还会根据RPC统计信息进行收集。

• gRPC-Web由过滤器支持，它允许gRPC-Web客户端通过HTTP / 1.1向Envoy发送请求并代理到gRPC服务器。目前正处于积极的发展阶段，预计将成为gRPC桥式滤波器的后续产品。

• gRPC-JSON代码转换器由一个过滤器支持，该过滤器允许RESTful JSON API客户端通过HTTP向Envoy发送请求并代理到gRPC服务。

WebSocket支持

Envoy支持将HTTP / 1.1连接升级到WebSocket连接。仅当下游客户端发送正确的升级头并且匹配的HTTP路由显式配置为使用WebSocket（use_websocket）时才允许连接升级。如果一个请求到达启用了WebSocket的路由而没有必要的升级头，它将被视为任何常规的HTTP / 1.1请求。

由于Envoy将WebSocket连接视为纯TCP连接，因此它支持WebSocket协议的所有草稿，而与其格式无关。 WebSocket路由不支持某些HTTP请求级别的功能，如重定向，超时，重试，速率限制和阴影。然而，支持前缀重写，显式和自动主机重写，流量转移和分离。

连接语义

尽管WebSocket升级是通过HTTP / 1.1连接进行的，但是WebSockets代理与普通的TCP代理类似，即Envoy不会解释websocket框架。下游客户端和/或上游服务器负责正确终止WebSocket连接（例如，通过发送关闭帧）和底层TCP连接。

当连接管理器通过支持WebSocket的路由接收到WebSocket升级请求时，它通过TCP连接将请求转发给上游服务器。特使不知道上游服务器是否拒绝了升级请求。上游服务器负责终止TCP连接，这将导致Envoy终止相应的下游客户端连接。

集群管理器

Envoy的集群管理器管理所有配置的上游集群。就像Envoy配置可以包含任意数量的侦听器一样，配置也可以包含任意数量的独立配置的上游集群。

上游集群和主机从网络/ HTTP过滤器堆栈中抽象出来，因为上游集群和主机可以用于任意数量的不同代理任务。集群管理器向过滤器堆栈公开API，允许过滤器获得到上游集群的L3 / L4连接，或者到上游集群的抽象HTTP连接池的句柄（无论上游主机是支持HTTP / 1.1还是HTTP / 2被隐藏）。筛选器阶段确定是否需要L3 / L4连接或新的HTTP流，并且集群管理器处理所有知道哪些主机可用且健康的负载平衡，上游连接数据的线程本地存储的复杂性（因为大多数Envoy代码被写为单线程），上游连接类型（TCP / IP，UDS），适用的上游协议（HTTP / 1.1，HTTP / 2）等

群集管理器已知的群集可以静态配置，也可以通过群集发现服务（CDS）API动态获取。动态集群提取允许将更多配置存储在中央配置服务器中，因此需要更少的Envoy重新启动和配置分配。

• 集群管理器配置。

• CDS配置。