Envoy 是一个开源的边缘服务代理，也是 Istio Service Mesh 默认的数据平面，专为云原生应用程序设计。

与HAProxy以及Nginx等传统Proxy依赖静态配置文件来定义各种资源以及数据转发规则不同，Envoy几乎所有配置都可以通过订阅来动态获取。对应的发现服务以及各种各样的API统称为xDS。Envoy与xDS之间通过Proto约定请求和响应的数据模型，不同类型资源，对应的数据模型也不同。

1 Envoy整体架构

Envoy 的架构如图所示:

Envoy 中也可能有多个 Listener，每个 Listener 中可能会有多个 filter 组成了 chain。

Envoy 接收到请求后，会先走 FilterChain，通过各种 L3/L4/L7 Filter 对请求进行微处理，然后再路由到指定的集群，并通过负载均衡获取一个目标地址，最后再转发出去。

在Envoy中，具有最为核心的四种资源：Listener，Router，Cluster，以及Filter。

1.1 Listener：Envoy工作的基础

简单理解，Listener是Envoy打开的一个监听端口，用于接收来自Downstream（客户端）连接。Envoy可以支持复数个Listener。多个Listener之间几乎所有的配置都是隔离的。Listener配置中核心包括监听地址、Filter链等。

Listener对应的配置/资源发现服务称之为LDS。LDS是Envoy正常工作的基础，没有LDS，Envoy就不能实现端口监听（如果启动配置也没有提供静态Listener的话），其他所有xDS服务也失去了作用。

1.2 Cluster：对上游服务的抽象

在Envoy中，每个Upstream上游服务都被抽象成一个Cluster。Cluster包含该服务的连接池、超时时间、endpoints地址、端口、类型（类型决定了Envoy获取该Cluster具体可以访问的endpoint方法）等等。

Cluster对应的配置/资源发现服务称之为CDS。一般情况下，CDS服务会将其发现的所有可访问服务全量推送给Envoy。与CDS紧密相关的另一种服务称之为EDS。CDS服务负责Cluster资源的推送。而当该Cluster类型为EDS时，说明该Cluster的所有endpoints需要由xDS服务下发，而不使用DNS等去解析。下发endpoints的服务就称之为EDS。

1.3 Router：上下游之间的桥梁

Listener可以接收来自下游的连接，Cluster可以将流量发送给具体的上游服务，而Router则决定Listener在接收到下游连接和数据之后，应该将数据交给哪一个Cluster处理。它定义了数据分发的规则。虽然说到Router大部分时候都可以默认理解为HTTP路由，但是Envoy支持多种协议，如Dubbo、Redis等，所以此处Router泛指所有用于桥接Listener和后端服务（不限定HTTP）的规则与资源集合。

Route对应的配置/资源发现服务称之为RDS。Router中最核心配置包含匹配规则和目标Cluster，此外，也可能包含重试、分流、限流等等。

1.4 Filter：强大源于可扩展

Filter，通俗的讲，就是插件。通过Filter机制，Envoy提供了极为强大的可扩展能力。

利用Filter机制，Envoy理论上可以实现任意协议的支持以及协议之间的转换，可以对请求流量进行全方位的修改和定制。强大的Filter机制带来的不仅仅是强大的可扩展性，同时还有优秀的可维护性。Filter机制让Envoy的使用者可以在不侵入社区源码的基础上对Envoy做各个方面的增强。

网络过滤器（Network Filters）: 工作在 L3/L4，是 Envoy 网络连接处理的核心，处理的是原始字节，分为 Read、Write 和 Read/Write 三类。
HTTP 过滤器（HTTP Filters）: 工作在 L7，由特殊的网络过滤器 HTTP connection manager 管理，专门处理 HTTP1/HTTP2/gRPC 请求。它将原始字节转换成 HTTP 格式，从而可以对 HTTP 协议进行精确控制。

2 配置

Envoy流程中每一个环节可以静态配置，也可以动态服务发现。

2.1 静态配置

下面的配置将所有流量代理到 baidu.com，配置完成后我们应该能够通过请求 Envoy 的端点就可以直接看到百度的主页了，而无需更改 URL 地址。

static_resources:# 1. 监听器listeners:- name: listener_0address:socket_address: { address: 0.0.0.0, port_value: 10000 }# 2. 过滤器filter_chains:- filters:- name: envoy.http_connection_managerconfig:stat_prefix: ingress_httproute_config:name: local_routevirtual_hosts:- name: local_servicedomains: ["*"]routes:- match: { prefix: "/" }route: { host_rewrite: www.baidu.com, cluster: service_baidu }http_filters:- name: envoy.router# 3. 集群clusters:- name: service_baiduconnect_timeout: 0.25stype: LOGICAL_DNSdns_lookup_family: V4_ONLYlb_policy: ROUND_ROBINhosts: [{ socket_address: { address: www.baidu.com, port_value: 443 }}]tls_context: { sni: baidu.com }# 4. 管理
admin:access_log_path: /tmp/admin_access.logaddress:socket_address: { address: 0.0.0.0, port_value: 9901 }

2.2 动态配置xDS协议（动态服务发现）

Envoy 通过查询文件或管理服务器来动态发现资源。这些发现服务及其相应的 API 被统称为 xDS。

Envoy 通过订阅（subscription）方式来获取资源，如监控指定路径下的文件、启动 gRPC 流（streaming）或轮询 REST-JSON URL。后两种方式会发送 DiscoveryRequest 请求消息，发现的对应资源则包含在响应消息 DiscoveryResponse 中。

xDS 协议是 “X Discovery Service” 的简写，这里的 “X” 表示它不是指具体的某个协议，是一组基于不同数据源的服务发现协议的总称：

CDS：Cluster Discovery Service
EDS：Endpoint Discovery Service
SDS：Secret Discovery Service
RDS：Route Discovery Service
LDS：Listener Discovery Service

xDS 协议是由 Envoy 提出的，目前已成为服务网格的协议标准之一。

Envoy是 Istio 中默认的 sidecar 代理，但只要实现了 xDS 协议，理论上也可以作为 Istio 中的 sidecar 代理 —— 比如蚂蚁集团开源的 MOSN。

比如每个 Envoy 流以发送一个 DiscoveryRequest 开始，包括了列表订阅的资源、订阅资源对应的类型 URL、节点标识符和空的 version_info。EDS 请求示例如下：

version_info:
node: { id: envoy }
resource_names:
- foo
- bar
type_url: type.googleapis.com/envoy.api.v2.ClusterLoadAssignment
response_nonce

管理服务器可立刻或等待资源就绪时发送 DiscoveryResponse 作为响应，示例如下：

version_info: X
resources:
- foo ClusterLoadAssignment proto encoding
- bar ClusterLoadAssignment proto encoding
type_url: type.googleapis.com/envoy.api.v2.ClusterLoadAssignment
nonce: A

参考

Envoy 入门教程
https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/v1.18.3/

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