Envoy 服务发现原理大揭秘与核心要点概述

news2024/12/16 6:07:49

1 Envoy动态配置介绍

动态资源，是指由envoy通过xDS协议发现所需要的各项配置的机制，相关的配置信息保存 于称之为管理服务器（Management Server ）的主机上，经由xDS API向外暴露；下面是一个 纯动态资源的基础配置框架。

{
"lds_config": "{...}",
"cds_config": "{...}",
"ads_config": "{...}"
}

xDS API为Envoy提供了资源的动态配置机制，它也被称为Data Plane API。
Envoy支持三种类型的配置信息的动态发现机制，相关的发现服务及其相应的API联合起来 称为xDS API。

  1. 基于文件系统发现：指定要监视的文件系统路径
  2. 通过查询一到多个管理服务器（Management Server）发现：通过DiscoveryRequest协议报文发送请求，并要求服务方以DiscoveryResponse协议报文进行响应
    (1) gRPC服务：启动gRPC流
    (2) REST服务：轮询REST-JSON URL

v3 xDS支持如下几种资源类型:

envoy.config.listener.v3.Listener
envoy.config.route.v3.RouteConfiguration
envoy.config.route.v3.ScopedRouteConfiguration
envoy.config.route.v3.VirtualHost
envoy.config.cluster.v3.Cluster
envoy.config.endpoint.v3.ClusterLoadAssignment
envoy.extensions.transport_sockets.tls.v3.Secret
envoy.service.runtime.v3. Runtime

2 DS API介绍

Envoy对xDS API的管理由后端服务器实现，包括LDS、CDS、RDS、SRDS（Scoped Route）、VHDS （Virtual Host）、EDS、SDS、RTDS（Runtime ）等。

  1. 所有这些API都提供了最终的一致性，并且彼此间不存在相互影响；
  2. 部分更高级别的操作（例如执行服务的A/B部署）需要进行排序以防止流量被丢弃，因此，基于一个管理服务器提供多类API时还需要使用聚合发现服务（ADS ）API。
    ADS API允许所有其他API通过来自单个管理服务器的单个gRPC双向流进行编组，从而允许对操作进行确定性排序
    在这里插入图片描述
    xDS的各API还支持增量传输机制，包括ADS

3 Bootstrap node

一个Management Server 实例可能需要同时响应多个不同的Envoy实例的资源发现请求。

  1. Management Server上的配置需要为适配到不同的Envoy实例
  2. Envoy 实例请求发现配置时，需要在请求报文中上报自身的信息
    • 例如id、cluster、metadata和locality等
    • 这些配置信息定义在Bootstrap配置文件中
      专用的顶级配置段“node{…}”中配置
node:
  id: … # An opaque node identifier for the Envoy node. 
  cluster: … # Defines the local service cluster name where Envoy is running.
  metadata: {…} # Opaque metadata extending the node identifier. Envoy will pass this directly to the management server .
  locality: # Locality specifying where the Envoy instance is running.
    region: …
    zone: …
    sub_zone: …
  user_agent_name: … # Free-form string that identifies the entity requesting config. E.g . “envoy ” or “grpc”
requesting config. E.g . “1.12.2” or “abcd1234” , or “SpecialEnvoyBuild ” 
  user_agent_build_version: # Structured version of the entity requesting config.
    version: …
    metadata: {…}
  extensions: [ ] # List of extensions and their versions supported by the node.
  client_features: [ ]
  listening_addresses: [ ] # Known listening ports on the node as a generic hint to the management server for filtering listeners to be returned

在这里插入图片描述

4 API的流程

1、对于典型的HTTP路由方案，xDS API的Management Server 需要为其客户端（Envoy实例）配 置的核心资源类型为Listener、RouteConfiguration、Cluster和ClusterLoadAssignment四个。每个Listener资源可以指向一个RouteConfiguration资源，该资源可以指向一个或多个Cluster资源，并且每个Cluster资源可以指向一个ClusterLoadAssignment资源。

2、Envoy实例在启动时请求加载所有Listener和Cluster资源，而后，再获取由这些Listener和 Cluster所依赖的RouteConfiguration和ClusterLoadAssignment配置；此种场景中，Listener资源和Cluster资源分别代表着客户端配置树上的“根（root）”配置，因而 可并行加载。

3、类型gRPC一类的非代理式客户端可以仅在启动时请求加载其感兴趣的Listener资源， 而后再加载这些特定Listener相关的RouteConfiguration资源；再然后，是这些 RouteConfiguration资源指向的Cluster资源，以及由这些Cluster资源依赖的 ClusterLoadAssignment资源；该种场景中，Listener资源是客户端整个配置树的“根”。

5 Envoy的配置方式

Envoy的架构支持非常灵活的配置方式：简单部署场景可以使用纯静态配置，而更复 杂的部署场景则可以逐步添加需要的动态配置机制

1、纯静态配置：用户自行提供侦听器、过滤器链、集 群及HTTP路由（http代理场景），上 游端点的 发 现仅可通过DNS服务进行，且配置的重新加载必须通过内置的热 重启（ hot restart）完成；

2、仅使用EDS：EDS提供的端点发现功能可有效规避DNS的限制（ 响应中的 最大记录 数等）；

3、使用EDS和CDS：CDS能够让Envoy以优雅的方式添加、更新和删除 上游集群 ，于是， 初始配置 时， Envoy无须事先了解所有上游集群；

4、EDS、CDS和RDS：动态发现路由配置；RDS与EDS、CDS一起使用时 ，为用户 提供了构 建复杂路 由 拓扑的能力（流量转移、蓝/绿部署等）；

5、EDS、CDS、RDS和LDS：动态发现侦听器配置，包括内嵌的过滤 器链；启 用此四种 发现服务 后，除 了较罕见的配置变动、证书轮替或更新Envoy程序之外，几 乎无须再 热重启Envoy；

6、EDS、CDS、RDS、LDS和SDS：动态发现侦听器密钥相关的证书、 私钥及TLS会 话票据， 以及对证 书 验证逻辑的配置（受信任的根证书和撤销机制等 ）；

6 Envoy资源的配置源(ConfigSource)

1、配置源（ConfigSource）用于指定资源配置数据的来源，用于为Listener、Cluster、Route、 Endpoint、Secret和VirtualHost等资源提供配置数据。
2、目前，Envoy支持的资源配置源只能是path、api_config_source或ads其中之一。
3、api_config_source或ads的数据来自于xDS API Server，即Management Server。
在这里插入图片描述

7 基于文件系统的订阅

为Envoy提供动态配置的最简单方法是将其放置在ConfigSource中显式指定的文件路径中

  1. Envoy将使用inotify（Mac OS X上的kqueue）来监视文件的更改，并在更新时解析文件中的DiscoveryResponse 报文
  2. 二进制protobufs，JSON，YAML和proto文本都是DiscoveryResponse 所支持的数据格式

提示

  1. 除了统计计数器和日志以外，没有任何机制可用于文件系统订阅ACK/NACK更新
  2. 若配置更新被拒绝，xDS API的最后一个有效配置将继续适用
  • 1、基于eds实现Envoy基本全动态的配置方式
    以EDS为例，Cluster为静态定义，其各Endpoint通过EDS动态发现
    集群定义格式
# Cluster中的endpoint配置格式
clusters:
- name:
  ...
  eds_cluster_config:
    service_name:
    eds_config:
      path: ... # ConfigSource，支持使用path, api_config_source或ads三者之一；

cluster的配置

# 类似如下纯静态格式的Cluster定义
clusters:
- name: webcluster
  connect_timeout: 0.25s
  type: STATIC #类型为静态
  lb_policy: ROUND_ROBIN
  load_assignment:
    cluster_name: webcluster
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
        address:
          socket_address:
            address: xx.xx.xx.xx
            port_value: 8080

#使用了EDS的配置
clusters:
- name: targetCluster
  connect_timeout: 0.25s
  lb_policy: ROUND_ROBIN
  type: EDS #类型为EDS
  eds_cluster_config:
    service_name: webcluster
    eds_config:
      path: '/etc/envoy/eds.yaml' # 指定订阅的文件路径
#提示：文件后缀名为conf，则资源要以json格式定义；文件后缀名为yaml，则资源需要以yaml格式定义；另外，动态配置中，各Envoy实例需要有惟的id标识；

7.1 EDS的配置

  1. 文件/etc/envoy/eds.yaml中以Discovery Response报文的格式给出响应实例，例如，下面的 配置示例用于存在地址xx.xx.xx.xx某上游服务器可提供服务时
  2. 响应报文需要以JSON格式给出
resources:
  - "@type": type.googleapis.com/envoy.config.endpoint.v3.ClusterLoadAssignment
    cluster_name: webcluster
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
        address:
          socket_address:
            address: xx.xx.xx.xx
            port_value: 8080

随后，修改该文件，将xx.xx.xx.xx也添加进后端端点列表中，模拟配置变动
- endpoint:
        address:
          socket_address:
            address: xx.xx.xx.xx
            port_value: 8080

7.2 基于lds和cds实现Envoy基本全动态的配置方式

  1. 各Listener的定义以Discovery Response 的标准格式保存于一个文件中。
  2. 各Cluster的定义同样以Discovery Response的标准格式保存于另一文件中。
    如下面Envoy Bootstrap配置文件示例中的文件引用
node:
  id: envoy_front_proxy 
  cluster: MageEdu_Cluster

admin:
  profile_path: /tmp/envoy.prof 
  access_log_path: /tmp/admin_access.log
  address: 
    socket_address: 
      address: 0.0.0.0
      port_value: 9901

dynamic_resources:
  lds_config:
    path: /etc/envoy/conf.d/lds.yaml 
  cds_config: 
    path: /etc/envoy/conf.d/cds.yaml 

lds的Discovery Response格式的配置示例如下

resources:
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.listener.v3.Listener
  name: listener_http
  address: 
    socket_address: { address: 0.0.0.0, port_value: 80 }
  filter_chains:
  - filters:
    name: envoy.http_connection_manager
    typed_config: 
      "@type":type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manag
er.v3.HttpConnectionManager
      stat_prefix: ingress_http
      route_config:
        name: local_route 
        virtual_hosts:
        - name: local_service
          domains: ["*"]
          routes:
          - match:
              prefix: "/"
            route:
              cluster: webcluster
      http_filters:
      - name: envoy.filters.http.router

cds的Discovery Response格式的配置示例如下

resources:
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.cluster.v3.Cluster
  name: webcluster
  connect_timeout: 1s
type: STRICT_DNS
  load_assignment:
  cluster_name: webcluster
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address: 
            socket_address: 
              address: webserver01
              port_value: 8080
      - endpoint:
          address: 
            socket_address: 
              address: webserver02
              port_value: 8080

在这里插入图片描述

8 基于gRPC的动态配置

8.1 gRPC的介绍

Enovy支持为每个xDS API独立指定gRPC ApiConfigSource，它指向与管理服务器对应的某 上游集群。
这将为每个xDS资源类型启动一个独立的双向gRPC流，可能会发送给不同的管理服务器
每个流都有自己独立维护的 资源版本，且不存在跨资源类型的共享版本机制；
在不使用ADS的情况下，每个资源类型可能具有不同的版本，因为Envoy API允许指向不同的 EDS/RDS资源配置并对应不同的ConfigSources

8.2 API的交付方式采用最终一致性机制

基于gRPC的动态配置格式
以LDS为例，它配置Listener以动态方式发现和加载，而内部的路由可由发现的Listener直接 提供，也可配置再经由RDS发现。
下面为LDS配置格式，CDS等的配置格式类同：

dynamic_resouces:
  lds_config:
  api_config_source：
    api_type: ... # API 可经由REST或gRPC获取，支持的类型包括REST、gRPC和delta_gRPC
    resource_api_version: ... # xDS 资源的API版本，对于1.19及之后的Envoy版本，要使用v3；
    rate_limit_settings： {...} # 速率限制
    grpc_services: # 提供grpc服务的一到多个服务源
      transport_api_version : ... # xDS 传输协议使用的API版本，对于1.19及之后的Envoy版本，要使用v3；
      envoy_grpc: # Envoy内建的grpc客户端，envoy_grpc和google_grpc二者仅能用其一；
        cluster_name: ... # grpc集群的名称；
      google_grpc: # Google的C++ grpc客户端
      timeout: ... # grpc超时时长；

注意：
提供gRPC API服务的Management Server （控制平面）也需要定义为Envoy上的集群， 并由envoy实例通过xDS API进行请求；
(1) 通常，这些管理服务器需要以静态资源的格式提供；
(2) 类似于，DHCP协议的Server 端的地址必须静态配置，而不能经由DHCP协议获取；

8.3 基于GRPC管理服务器订阅

基于gRPC的订阅功能需要向专用的Management Server请求配置信息。
下面的示例配置使用了lds和cds 分别动态获取Listener和Cluster相关的配置。

node:
  id: envoy_front_proxy 
  cluster: webcluster
  
admin:
  profile_path: /tmp/envoy.prof
  access_log_path: /tmp/admin_access.log
  address:
    socket_address:
      address: 0.0.0.0
      port_value: 9901

dynamic_resources: 
  lds_config:  #定义动态获取listener
    resource_api_version: V3
    api_config_source:
      api_type: GRPC  #使用GRPC模式
      transport_api_version: V3
      grpc_services:
      - envoy_grpc:
        cluster_name: xds_cluster #调用grpc服务器
        
  cds_config: #定义动态获取cluster
    resource_api_version: V3
    api_config_source:
      api_type: GRPC  #使用GRPC模式
      transport_api_version: V3
      grpc_services:
      - envoy_grpc:
        cluster_name: xds_cluster #调用grpc服务器

#xds_cluster需要静态配置
static_resources:
  clusters:
    - name: xds_cluster
      connect_timeout: 0.25s
      type: STRICT_DNS
      # Used to provide extension-specific protocol options for upstream connections. 
      typed_extension_protocol_options: 
        envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions: 
          "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions 
           explicit_http_config:
           http2_protocol_options: {}
      lb_policy: ROUND_ROBIN
      load_assignment:
        cluster_name: xds_cluster
        endpoints:
        - lb_endpoints:
          - endpoint:
              address:
                socket_address:
                  address: xdsserver-IP
                  port_value: 18000

8.4 ADS

通过上面的交互顺序保证MS资源分发时的流量丢弃是一项很有挑战的工作，而ADS允许单 一MS通过单个gRPC流提供所有的API更新。
在这里插入图片描述

  1. 配合仔细规划的更新顺序，ADS可规避更新过程中流量丢失
  2. 使用 ADS，在单个流上可通过类型 URL 来进行复用多个独立的 DiscoveryRequest/DiscoveryResponse 序列
    使用了ads分别动态获取Listener和Cluster相关的配置
node:
  id: envoy_front_proxy 
  cluster: webcluster
  
admin:
  profile_path: /tmp/envoy.prof
  access_log_path: /tmp/admin_access.log
  address:
    socket_address:
      address: 0.0.0.0
      port_value: 9901

dynamic_resources:
  ads_config:
    api_type: GRPC
    transport_api_version: V3
    grpc_services:
    - envoy_grpc:
      cluster_name: xds_cluster
      set_node_on_first_message_only: true

  cds_config:
    resource_api_version: V3
    ads: {}
    lds_config:
      resource_api_version: V3
      ads: {}
 


 #xds_cluster需要静态配置
static_resources:
  clusters:
    - name: xds_cluster
      connect_timeout: 0.25s
      type: STRICT_DNS
      # Used to provide extension-specific protocol options for upstream connections. 
      typed_extension_protocol_options: 
        envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions: 
          "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions 
           explicit_http_config:
           http2_protocol_options: {}
      lb_policy: ROUND_ROBIN
      load_assignment:
        cluster_name: xds_cluster
        endpoints:
        - lb_endpoints:
          - endpoint:
              address:
                socket_address:
                  address: xdsserver-IP
                  port_value: 18000

9 REST-JSON轮询订阅

9.1 REST-JSON介绍

  1. 通过REST端点进行的同步（长）轮询也可用于xDS单例API
  2. 上面的消息顺序是类似的，除了没有维护到管理服务器的持久流
  3. 预计在任何时间点只有一个未完成的请求，因此响应nonce在REST-JSON中是可选的 p proto3的JSON规范转换用于编码DiscoveryRequest和DiscoveryResponse消息。
  4. ADS不适用于REST-JSON轮询
    5)当轮询周期设置为较小的值时，为了进行长轮询，则还需要避免发送DiscoveryResponse ，除 非发生了对底层资源的更改

9.2 以LDS为例，它用于发现并配置Listener

基于REST订阅的LDS配置格式，CDS等其它配置类似

dynamic_resources:
  lds_config:
  resource_api_version: … # xDS 资源配置遵循的API版本，v1.19版本及以后仅支持V3 ；
  api_config_source：
    transport_api_version: ... # xDS 传输协议中使用API版本，v1.19版本及以后仅支持V3；
    api_type: ... # API 可经由REST或gRPC获取，支持的类型包括REST、GRPC和DELTA_GRPC
    cluster_names: ... # 提供服务的集群名称列表，仅能与REST类型的API一起使用；多个集群用于冗余之目的，故障时将循环访问；
    refresh_delay: ... # REST API 轮询时间间隔；
    request_timeout: ... # REST API请求超时时长，默认为1s；

注意：提供REST API服务的管理服务器也需要定义为Envoy上的集群，并由LDS等相关 的动态发现服务进行调用；但这些管理服务器需要以静态配置的格式提供；

9.3 基于REST管理服务器订阅

使用了ads分别动态获取Listener和Cluster相关的配置

node:
  id: envoy_front_proxy
  cluster: webcluster

admin:
  profile_path: /tmp/envoy.prof
  access_log_path: /tmp/admin_access.log
  address:
    socket_address:
      address: 0.0.0.0
      port_value: 9901

dynamic_resources:
  cds_config:
    resource_api_version: V3
    api_config_source:
      api_type: REST
      transport_api_version: V3 refresh_delay: {nanos: 500000000} # 1/2s cluster_names:
      - xds_cluster

  lds_config:
    resource_api_version: V3
    api_config_source:
    api_type: REST
      transport_api_version: V3 refresh_delay: {nanos: 500000000} # 1/2s cluster_names:
      - xds_cluster

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Sobel 算子函数 功能： Sobel 算子用于计算图像的梯度（变化率），常用于边缘检测。它通过对图像应用一个基于一阶导数的滤波器来强调图像中的边缘部分，特别是水平和垂直方向上的边缘。通过计算图像的梯度，可以…
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【docker】springboot 服务提交至docker

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准备docker （不是docker hub或者harbor，就是可以运行docker run的服务），首先确保docker已经安装。 本文以linux下举例说明： systemctl stats docker ● docker.service - Docker Application Container EngineLoaded…
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XDOJ 877 图的深度优先遍历

XDOJ 877 图的深度优先遍历

题目：图的深度优先遍历 问题描述 已知无向图的邻接矩阵，以该矩阵为基础，给出深度优先搜索遍历序列，并且给出该无向图的连通分量的个数。在遍历时，当有多个点可选时，优先选择编号小的顶点。（即…
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大屏开源项目go-view二次开发1----环境搭建(C#)

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最近公司要求做一个大屏的程序用于展示公司的产品，我以前也没有相关的经验，最糟糕的是公司没有UI设计的人员，领导就一句话要展示公司的产品，具体展示的内容细节也不知道，全凭借自己发挥。刚开始做时是用wpf做的&#x…
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