Envoy實現.NET架構的閘道器（一）靜態配置與檔案動態配置

chester·chen發表於2021-10-29

架構

什麼是Gateway

在微服務體系結構中，如果每個微服務通常都會公開一組精細終結點，這種情況可能會有以下問題

如果沒有 API 閘道器模式，客戶端應用將與內部微服務相耦合。
在客戶端應用中，單個頁面/螢幕可能需要多次呼叫多個服務。
如果沒有閘道器，所有微服務必定會暴露在“外部世界”中。
每個公開發布的微服務都必須處理授權和 SSL 等問題。

而Gateway可以為微服務組提供單一入口點，API 閘道器位於客戶端應用和微服務之間。它充當反向代理，將請求從客戶端路由到服務。它還可以提供其他跨領域功能，例如身份驗證、SSL 終止和快取。

什麼是Envoy

Envoy 是專為大型現代 SOA（面向服務架構）架構設計的 L7 代理和通訊匯流排，它有以下優勢

C++11編寫，原生程式碼高效能
L3/L4 filter架構，例如TCP代理
HTTP L7 filter架構，快取，限速，路由/轉發
頂級HTTP2與GRPC支援
服務發現與動態配置
健康檢查
高階負載均衡

我們可以藉助Envoy實現API Gateway。Envoy通過yaml配置檔案來組織閘道器的資訊。下面來說說Envoy中的核心概念

Listener

一個命名的網路地址，可以被下游客戶端連線，它的配置樣式如下：

static_resources:
  listeners:
  - name: listener_0
    address:
      socket_address:
        protocol: TCP
        address: 0.0.0.0
        port_value: 10000

此配置說明Envoy監聽在10000埠，下游客戶端可以通過此埠與Envoy互動

L3/L4過濾器Filter

L3/L4過濾器Filter可以幫我們實現如：HTTP連線管理，限速，TCP代理等功能，它的配置樣式如下：

    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
          scheme_header_transformation:
            scheme_to_overwrite: http
          stat_prefix: ingress_http
          route_config:
            name: local_route
            virtual_hosts:
            - name: local_service
              domains: ["*"]
              routes:
              - match:
                  prefix: "/"
                route:
                  host_rewrite_literal: 192.168.43.94
                  cluster: service_envoyproxy_io
          http_filters:
          - name: envoy.filters.http.router

此配置說明通過HttpConnectionManager這個過濾器來接受HTTP請求，並將請求通過router過濾器的配置轉發到service_envoyproxy_io這個上游叢集

Upstream Cluster

Envoy 的叢集管理器管理所有配置的上游叢集，用來真正處理Envoy接受的請求，其配置樣式如下：

clusters:
  - name: service_envoyproxy_io
    connect_timeout: 30s
    type: strict_dns
    dns_lookup_family: V4_ONLY
    lb_policy: ROUND_ROBIN
    load_assignment:
      cluster_name: service_envoyproxy_io
      endpoints:
      - lb_endpoints:
        - endpoint:
            address:
              socket_address:
                address: 192.168.43.94
                port_value: 5000

此配置說明Envoy會將請求轉發到192.168.43.94:5000這個地址。

呼叫邏輯我們總結如下，Listener接受請求，將請求交給過濾器，過濾器處理完後，根據路由規則將請求轉發給上游叢集，上游叢集中的endpoint會真正處理請求。

執行Envoy

我們通過docker執行一個預設Envoy容器

docker run --rm -it -p 9901:9901 -p 10000:10000 envoyproxy/envoy-dev

訪問http://localhost:10000/，發現其跳轉到Envoy官網

我們進入容器檢視其配置，發現其最終會將請求轉發到www.envoyproxy.io

cat /etc/envoy/envoy.yaml

      - lb_endpoints:
        - endpoint:
            address:
              socket_address:
                address: www.envoyproxy.io
                port_value: 443

靜態檔案配置

我們現在通過Envoy來實現我們自己的閘道器。靜態檔案配置是我們把配置資訊提前配置好，Envoy啟動後不可修改配置內容

準備服務

我們準備兩個.NET WebAPI，server1與server2，其中分別建立NameController，並新建Get方法

Server1

      [HttpGet]
        public string Get()
        {
            _logger.LogInformation("call server1");
            var req = Request;
            return "server1";
        }

Server2

        [HttpGet]
        public string Get()
        {
            _logger.LogInformation("call server2");
            var req = Request;
            return "server2";
        }

並將server1的啟動埠指定為5000，將server2的啟動埠指定為5001

Server1

webBuilder.UseUrls("http://*:5555").UseStartup<Startup>();

Server2

webBuilder.UseUrls("http://*:5001/").UseStartup<Startup>();

我們啟動Server1與Server2

準備Envoy配置

我們將上節課的預設Envoy配置檔案從容器中取出，並作修改如下

admin:
  address:
    socket_address:
      protocol: TCP
      address: 0.0.0.0
      port_value: 9901
static_resources:
  listeners:
  - name: listener_0
    address:
      socket_address:
        protocol: TCP
        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
          scheme_header_transformation:
            scheme_to_overwrite: http
          stat_prefix: ingress_http
          route_config:
            name: local_route
            virtual_hosts:
            - name: local_service
              domains: ["*"]
              routes:
              - match:
                  prefix: "/"
                route:
                  host_rewrite_literal: 192.168.43.94
                  cluster: service_envoyproxy_io
          http_filters:
          - name: envoy.filters.http.router
  clusters:
  - name: service_envoyproxy_io
    connect_timeout: 30s
    type: static
    # Comment out the following line to test on v6 networks
    dns_lookup_family: V4_ONLY
    lb_policy: ROUND_ROBIN
    load_assignment:
      cluster_name: service_envoyproxy_io
      endpoints:
      - lb_endpoints:
        - endpoint:
            address:
              socket_address:
                address: 192.168.43.94
                port_value: 5000
        - endpoint:
            address:
              socket_address:
                address: 192.168.43.94
                port_value: 5001

我們啟動Envoy，驗證配置是否正確

docker run --rm -it -p 9901:9901 -p 10000:10000 -v D:/gateway/envoy/config/static/envoy.yaml:/etc/envoy/envoy.yaml -v D:/gateway/envoy/logs:/logs envoyproxy/envoy-dev  -c /etc/envoy/envoy.yaml --log-path logs/custom.log

呼叫api，發現其實現了負載

http://localhost:10000/Name

動態檔案配置

動態檔案可以幫助我們實現當檔案發生更改時，Envoy 將自動更新其配置。

修改靜態檔案，將其中的cluster提取到cds.yaml檔案中

resources:
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.cluster.v3.Cluster
  name: example_proxy_cluster
  type: STRICT_DNS
  typed_extension_protocol_options:
    envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions:
      "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions
      explicit_http_config:
        http_protocol_options: {}
  load_assignment:
    cluster_name: example_proxy_cluster
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address:
            socket_address:
              address: 192.168.43.94
              port_value: 5000

將listener提取到lds.yaml檔案中

resources:
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.listener.v3.Listener
  name: listener_0
  address:
    socket_address:
      address: 0.0.0.0
      port_value: 10000
  filter_chains:
  - filters:
    - name: envoy.http_connection_manager
      typed_config:
        "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager
        stat_prefix: ingress_http
        http_filters:
        - name: envoy.filters.http.router
        route_config:
          name: local_route
          virtual_hosts:
          - name: local_service
            domains:
            - "*"
            routes:
            - match:
                prefix: "/envoyapi/"
              route:
                prefix_rewrite: "/"
                host_rewrite_literal: 192.168.43.94
                cluster: example_proxy_cluster

修改envoy.yaml讓其引用lds.yaml與cds.yaml檔案

admin:
  address:
    socket_address:
      protocol: TCP
      address: 0.0.0.0
      port_value: 9902
node:
  cluster: test-cluster
  id: test-id
dynamic_resources:
  cds_config:
    path: /etc/envoy/cds.yaml
  lds_config:
    path: /etc/envoy/lds.yaml

啟動Envoy

docker run --rm -it -p 9902:9902 -p 10000:10000 -v D:/gateway/envoy/config/dynamic/:/etc/envoy/ -v D:/gateway/envoy/logs:/logs envoyproxy/envoy-dev  -c /etc/envoy/envoy.yaml --log-path logs/custom.log

呼叫api，發現呼叫成功

http://localhost:10000/envoyapi/Name

修改動態檔案配置

修改cds.yaml，將endpoint埠設定為5001

resources:
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.cluster.v3.Cluster
  name: example_proxy_cluster
  type: STRICT_DNS
  typed_extension_protocol_options:
    envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions:
      "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.upstreams.http.v3.HttpProtocolOptions
      explicit_http_config:
        http_protocol_options: {}
  load_assignment:
    cluster_name: example_proxy_cluster
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address:
            socket_address:
              address: 192.168.43.94
              port_value: 5001

進入容器內部強制更新檔案

# cd /etc/envoy
# mv cds.yaml tmp
# mv tmp cds.yaml

呼叫api，發現在不重啟Envoy的情況下，實現了配置資訊的動態更新

至此，我們已經通過Envoy的靜態配置與檔案動態配置實現了一個閘道器來代理我們的.NET程式

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