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Network Filter

Network Filter#

Network Filter Chains#

在前面章節的 图：Istio里的 Envoy Inbound 配置举例 中，可以看出，一个 Listener 可以包含多个 Network Filter Chain。而其中每个 Chain 都有自己的 filter_chain_match ，用于配置新建立的 Inbound Connection 选定 Network Filter Chain 的策略。

每个 Network Filter Chain 都有自己的名字。需要注意的是，Network Filter Chain 的名字是允许重复的。

每个 Network Filter Chain 又由顺序化的 Network Filter 组成。

Network Filter#

Envoy 对为保证扩展性，采用多层插件化的设计模式。其中，Network Filter 就是 L2 / L3 (IP/TCP) 层的组件。如，上面的 图：Istio里的 Envoy Inbound 配置举例 中，顺序地有：

  1. istio.metadata_exchange Network Filter

  2. envoy.filters.network.http_connection_manager Network Filter

两个 Network Filter。其中，主要逻辑当然在 http_connection_manager 了。

Network Filter 框架设计概念#

我在学习 Envoy 的 Network Filter 框架设计时，发现它和我想像中的 Filter 设计非常不同。甚至有点违反我的直觉。见下图：

图：Model of Network Filter Framework

图：Model of Network Filter Framework#

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以下仅以 ReadFilter 说说：

我直觉中的模型(My intuition Ideal model) 是：

  1. Filter 框架层有 Upstream 这个概念

  2. 一个 Filter 的输出数据和事件，会是下一个 Filter 的输入数据和事件。因为这叫 Chain，应该和 Linux 的 cat myfile | grep abc | grep def 类似。

  3. Filter 之间逻辑上的 Buffer 应该是隔离的。

而 现实的模型(Realistic model) 中

  1. 框架层面，没有 Upstream 这个概念。Filter 实现自行实现/不实现 Upstream，包括连接建立和数据读写，事件通知。所以，框架层面，更没有 Cluster / Connection Pool 等等概念了。

  2. 见下面一项

  3. Filter 之间共享了 Buffer，前面的 Filter 对 Buffer 的读操作，如果沒进行 drained(排干) ，后面的 Filter 将会重复读取数据。前面的 Filter 也可以在 Buffer 中插入新数据。 而这个有状态的 Buffer，会传递到后面的 Filter 。

  4. 由于 “框架层面，没有 Upstream 这个概念” 所以 WriteFilter 也不是直觉中的向 Upstream 写 Request/Data 的模块，而是向 Downstream 写 Response/Data 的模块。

Network Filter 对象关系#

写到这里，是时候看看代码了。不过，不是直接看，先看看 C++ 类图吧。

图：Network Filter 对象关系

图：Network Filter 对象关系#

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可见，大家日常生活中，WriteFilter 并不常用 :) 。

Network Filter 框架设计细说#

在代码实现层， Network Filter 框架下，抽象对象间的协作关系如下：

图：网络过滤器框架抽象协作

图：网络过滤器框架抽象协作#

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下面，以经典的 TCP Proxy Filter 为例，说明一下。

图：Network Filter Framework - TCP 代理过滤器示例

图：Network Filter Framework - TCP 代理过滤器示例#

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Network Filter - ReadFilter 协作#

图：Network Filter - ReadFilter 协作

图：Network Filter - ReadFilter 协作#

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ReadFilter 协作比较复杂，也是 Network Filter Framework 的核心逻辑。所以要细说。 如前所言， Framework 本身没的直接提供 Upstream / Upstream Connection Pool / Cluster / Route 这些抽象对象和相关事件。而这里，我们暂且把这些称为：外部对象与事件。Filter 实现需要自己去创建或获取这些 外部对象，也需要自己去监听这些 外部事件 。外部事件 可能包括：

  • Upstream 域名解释完成

  • Upstream Connection Pool 连接可用

  • Upstream socket read ready

  • Upstream write buffer full

  • …

Network Filter - WriteFilter 协作#

图：Network Filter - WriteFilter 协作

图：Network Filter - WriteFilter 协作#

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由于 WriteFilter 在 Envoy 中使用场景有限，只有 MySQLFilter / PostgresFilter / KafkaBrokerFilter 和 Istio 的 MetadataExchangeFilter 。所以这里就不展开说明了。

扩展阅读#

如果有兴趣研究 Listener 的实现细节，建议看看我 Blog 的文章：

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