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Envoy 的每一个构建模块都是现代服务网格灵活性与可观测性的基石，理解它们才能真正驾驭流量治理的全貌。

概述

在本节中，我们将深入探讨 Envoy 代理的基本构建模块及其工作原理。

Envoy 配置的根节点称为引导配置（Bootstrap Configuration）。它包含多个重要字段，允许我们提供静态或动态资源配置，以及高级 Envoy 设置（如实例名称、运行时配置、管理接口等）。

为了便于理解，我们首先专注于静态资源配置。在后续章节中，我们将介绍动态资源的配置方法。

需要注意的是，Envoy 会输出大量统计信息，这些信息的内容取决于启用的组件及其配置。我们将在整个课程中讨论不同的统计信息，并在专门的模块中深入分析。

下图展示了请求在 Envoy 各个构建模块中的流转过程：

Envoy 构建块 {width=1920 height=1080}

监听器（Listener）

一切都从监听器开始。监听器是 Envoy 暴露的命名网络位置，可以是 IP 地址和端口的组合，也可以是 Unix 域套接字路径。Envoy 通过监听器接收连接和请求。

让我们看一个基本的 Envoy 配置示例：

static_resources:
  listeners:
  - name: listener_0
    address:
      socket_address:
        address: 0.0.0.0
        port_value: 10000
    filter_chains: [{}]

在这个配置中，我们在 0.0.0.0:10000 上定义了一个名为 listener_0 的监听器。这意味着 Envoy 正在监听该地址上的传入请求。

每个监听器都有不同的配置选项，但唯一必需的设置是地址。上述配置是有效的，可以用来运行 Envoy，但由于 filter_chains 为空，所有连接都会被直接关闭，因此实际上没有用处。

过滤器与过滤器链

为了进入下一个构建模块（路由），我们需要创建一个或多个网络过滤器链（filter_chains），每个链至少包含一个过滤器。

过滤器类型

Envoy 定义了三类过滤器：

  1. 监听器过滤器：在收到数据包后立即启动，通常操作数据包的头部信息
  2. 网络过滤器：通常操作数据包的有效载荷，解析并处理数据
  3. HTTP 过滤器：在 HTTP 连接管理器内部运行，处理 HTTP 级别的操作

网络过滤器通常对数据包的有效载荷进行操作，查看和解析其内容。例如，Postgres 网络过滤器会解析数据包主体，检查数据库操作类型或其返回结果。

每个通过监听器的请求可以流经多个过滤器。我们还可以根据传入请求或连接属性选择不同的过滤器链。

过滤器链 {width=1611 height=1080}

HTTP 连接管理器

一个特殊的内置网络过滤器叫做 HTTP 连接管理器（HTTP Connection Manager，简称 HCM）。HCM 过滤器能够将原始字节转换为 HTTP 级别的消息，并提供以下功能：

就像我们可以为每个监听器定义多个网络过滤器一样，Envoy 也支持在 HCM 过滤器中定义多个 HTTP 级过滤器。这些 HTTP 过滤器在 http_filters 字段下定义。

HCM 过滤器 {width=1920 height=1080}

重要提示：HTTP 过滤器链中的最后一个过滤器必须是路由器过滤器（envoy.filters.http.router），它负责执行实际的路由任务。

路由配置

路由配置是 Envoy 的第二个核心构建模块。我们在 HCM 过滤器的 route_config 字段下定义路由配置。通过路由配置，我们可以根据请求的元数据（URI、Header 等）匹配传入的请求，并决定将流量发送到何处。

虚拟主机

路由配置中的顶级元素是虚拟主机。每个虚拟主机都有：

以下是一个路由配置示例：

route_config:
  name: my_route_config
  virtual_hosts:
  - name: tetrate_hosts
    domains: ["tetrate.io"]
    routes:
    # ... 路由规则
  - name: test_hosts
    domains: ["test.tetrate.io", "qa.tetrate.io"]
    routes:
    # ... 路由规则

当传入请求的 Host/Authority 头匹配相应域名时，对应虚拟主机中的路由规则将被处理。

域名匹配顺序

如果在数组中指定多个域名，搜索顺序如下：

  1. 精确域名（如 tetrate.io）
  2. 后缀域名通配符（如 *.tetrate.io）
  3. 前缀域名通配符（如 tetrate.*）
  4. 匹配任何域的通配符（*）

路由匹配规则

在虚拟主机的 routes 字段中，我们指定如何匹配请求以及后续处理方式。支持的匹配类型包括：

匹配方式 描述 示例
prefix 前缀必须与 :path 头的开头匹配 /hello 匹配 /hello、/helloworld、/hello/v1
path 路径必须与 :path 头完全匹配 /hello 只匹配 /hello，不匹配 /helloworld
safe_regex 使用正则表达式匹配 :path 头 /\d{3} 匹配三位数字路径
connect_matcher 只匹配 CONNECT 请求 用于 HTTP CONNECT 方法

直接响应示例

以下是一个完整的配置示例，演示如何返回直接响应：

static_resources:
  listeners:
  - name: listener_0
    address:
      socket_address:
        address: 0.0.0.0
        port_value: 10000
    filter_chains:
    - filters:
      - name: envoy.filters.network.http_connection_manager
        typed_config:
          "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager
          stat_prefix: hello_world_service
          http_filters:
          - name: envoy.filters.http.router
          route_config:
            name: my_first_route
            virtual_hosts:
            - name: direct_response_service
              domains: ["*"]
              routes:
              - match:
                  prefix: "/"
                direct_response:
                  status: 200
                  body:
                    inline_string: "Hello from Envoy!"

集群（Cluster）

集群是 Envoy 的第三个核心构建模块，它代表一组接受流量的上游相似主机。这可以是服务监听的主机或 IP 地址列表。

基本集群配置

例如，假设我们的 hello world 服务运行在 127.0.0.1:8000，我们可以创建一个包含单个端点的集群：

clusters:
- name: hello_world_service
  connect_timeout: 5s
  type: STRICT_DNS
  load_assignment:
    cluster_name: hello_world_service
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address:
            socket_address:
              address: 127.0.0.1
              port_value: 8000

集群配置要点

可选功能

集群还支持以下高级功能：

完整配置示例

以下是一个完整的配置示例，展示了如何将所有构建模块组合在一起：

static_resources:
  listeners:
  - name: listener_0
    address:
      socket_address:
        address: 0.0.0.0
        port_value: 10000
    filter_chains:
    - filters:
      - name: envoy.filters.network.http_connection_manager
        typed_config:
          "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager
          stat_prefix: hello_world_service
          http_filters:
          - name: envoy.filters.http.router
          route_config:
            name: my_first_route
            virtual_hosts:
            - name: hello_service
              domains: ["*"]
              routes:
              - match:
                  prefix: "/"
                route:
                  cluster: hello_world_service
  clusters:
  - name: hello_world_service
    connect_timeout: 5s
    type: STRICT_DNS
    load_assignment:
      cluster_name: hello_world_service
      endpoints:
      - lb_endpoints:
        - endpoint:
            address:
              socket_address:
                address: 127.0.0.1
                port_value: 8000

实践测试

准备工作

首先安装 func-e CLI 工具：

curl https://func-e.io/install.sh | sudo bash -s -- -b /usr/local/bin

启动测试服务

启动一个 hello-world 测试服务：

docker run -dit -p 8000:3000 gcr.io/tetratelabs/hello-world:1.0.0

验证服务是否正常运行：

curl 127.0.0.1:8000

运行 Envoy

将上述完整配置保存为 envoy-complete.yaml，然后启动 Envoy：

func-e run -c envoy-complete.yaml

测试请求

向 Envoy 代理发送请求：

curl -v localhost:10000

成功的响应应该包含：

这表明请求成功通过 Envoy 代理转发到了后端服务。

总结

Envoy 的核心构建模块包括：

  1. 监听器：定义网络接入点
  2. 过滤器链：处理和转换请求数据
  3. 路由配置：决定请求的处理方式和目标
  4. 集群：定义上游服务端点

这些组件协同工作，为现代微服务架构提供了强大而灵活的代理能力。理解这些基本概念是掌握 Envoy 高级功能的基础。


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