istio envoy中的网络层(network layer)filter实现机制

本文探讨了Istio如何通过sidecar代理envoy利用iptables(netfilter)实现网络层流量劫持。Istio通过istio-init容器编程iptables规则,拦截Pod中的进出流量。iptable的五张表功能被介绍,同时指出了iptable在规则多时性能下降的问题。为解决这一问题,Linux内核社区提出了bpfilter,作为iptables的高性能替代方案。

本文缘起于微信群上讨论的”L3/L4层过滤器形成Envoy核心的连接管理功能“,本人对这个说法有点疑问,除了LVS这种,一般的中间件都是四层或七层实现呀,涤大一口咬定envoy是有L3网络层过滤器这个说法,本人对envoy不大了解,只能找google问下,找答案之前也有怀疑是不是基于linux 的 netfilter实现的。
在这里插入图片描述
envoy流量劫持机制

经过一番查找后,终于有了答案:iptable(netfilter)。Istio 使用 sidecar 代理来捕获流量,并且在尽可能的地方自动编程网络层,以路由流量通过这些代理,而无需对已部署的应用程序代码进行任何改动。在 Kubernetes中,代理被注入到 pod 中,通过编写 iptables 规则来捕获流量。注入 sidecar 代理到 pod 中并且修改路由规则后,Istio 就能够调解所有流量。

Istio 在 Pod 中注入的 Init 容器名为 istio-init,istio-init 容器的入口是 /usr/local/bin/istio-iptables.sh 脚本,再按图索骥看看这个脚本里到底写的什么,该脚本的位置在 Istio 源码仓库的 tools/deb/istio-iptables.sh,该脚本的用法如下:

$ istio-iptables.sh -p PORT -u UID -g GID [-m mode] [-b ports] [-d ports] [-i CIDR] [-x CIDR] [-h]
  -p: 指定重定向所有 TCP 流量的 Envoy 端口(默认为 $ENVOY_PORT = 15001)
  -u: 指定未应用重定向的用户的 UID。通常,这是代理容器的 UID(默认为 $ENVOY_USER 的 uid,istio_proxy 的 uid 或 1337)
  -g: 指定未应用重定向的用户的 GID。(与 -u param 相同的默认值)
  
### IstioEnvoy的工作原理 Istio通过一系列核心组件来实现服务交互的管理、监控和安全化。其中,Envoy作为一个高性能的边车代理(sidecar proxy),被部署到每一个应用Pod旁边,在不侵入业务逻辑的情况下拦截进出该Pod的所有网络通信请求[^1]。 #### Envoy的功能特性 Envoy主要负责处理如下功能: - **流量路由**:基于预定义规则执行HTTP/gRPC/TCP级别的负载均衡策略; - **熔断限流**:防止过载并提高系统的稳定性和可用性; - **健康检查**:定期探测上游主机的状态以决定是否继续转发流量给它; - **统计收集**:记录详细的性能指标供后续分析使用; 这些能力都是由Istio中的控制平面(Control Plane)——即Pilot, Citadel等模块所配置下发至各个节点上的Envoy实例完成具体操作。 ```yaml apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3 kind: VirtualService metadata: name: httpbin spec: hosts: - httpbin.prod.svc.cluster.local http: - match: - uri: exact: /status/200 route: - destination: host: httpbin.prod.svc.cluster.local port: number: 8000 ``` 上述YAML片段展示了如何利用`VirtualService`资源对象指定针对特定路径(`/status/200`)的精确匹配条件,并将其定向发送到目标服务端口上运行的应用程序实例中去。此过程完全透明于最终用户以及应用程序本身,因为所有的变更都发生在基础设施层面而非应用内部代码里。 当涉及到故障排除时,可以借助Prometheus+Grafana这样的组合来进行实时数据可视化展示,帮助快速定位问题所在位置。另外还有诸如`istioctl proxy-config listeners|clusters|routes`之类的命令行工具可用于查看当前环境中任意一台机器上的Envoy配置详情以便进一步诊断潜在错误原因[^4]。
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