Envoy proxy 源代码解读 - http 请求处理流程分析

最新推荐文章于 2025-07-08 09:42:17 发布

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本文深入解析了Envoy代理服务器的HTTP数据处理流程，包括ServerConnection和ClientConnection的建立，StreamEncoder和StreamDecoder的工作机制，以及ConnectionPool的使用。阐述了Envoy如何在下游请求和上游服务间进行高效的数据编解码和转发。

类名解释

Http::ServerConnection 表示 Envoy 作为一个 http server，在接收到下游请求后，建立的一个 Http::Connection，
Http::ClientConnection 表示 Envoy 作为一个 client，对上游 cluster 发起 http 请求，建立的一个 Http::Connection
Http::StreamEncoder ，将网络层接收到的数据 Buffer::Instance 数据进行编码，对于 Http::ServerConnection 来说，用于将上游链接返回的数据发给下游；对于 Http::ClientConnection 来说，用于将下游请求的数据转发给上游。
Http::StreamDecoder，将网络层接收到的数据 Buffer::Instance 进行解码，对于 Http::ServerConnection 来说，用于将下游请求的数据转发给上游；对于 Http::ClientConnecton 来说，将上游返回的数据转发给下游请求
Http::ConnectionPool::Instance 是对上游 Cluster 建立的连接池，http/1.1 和 http2 有各自的实现

http 数据处理流程概念版

Network::Listener 接收到数据，发给 Network::Filter 处理
Http::ConnectionManagerImpl 作为一个 Network::Filter ，创建一个 Http::ServerConnection，用于编解码网路数据
Http::Router::Filter 作为一个 Network::StreamDecoderFilter，将下游数据转发给上游
根据 header 信息，router 通过 Http::ConnectionPool::Instance 获取一个上游链接 Http::ServerConnection ，用于编解码和上游服务通信的数据
下游的数据经过 Http::ServerConneciton 的解码器 Http::StreamDecoder 处理后转发给 Http::ClientConnection 的编码器 Http::StreamEncoder 处理
上游的数据经过 Http::ClientConnection 的解码器 Http::StreamDecoder 处理后转发给 Http::ServerConnection 的编码器 Http::StreamEncoder 处理

http 数据处理流程简化版

Network::Listener 接收到数据，发给 Network::Filter 处理
Http::ConnectionManagerImpl 作为一个 Network::Filter 接收到数据，创建 Http::ServerConnection 对象，数据都通过 Http::ServerConnection 对象 dispatch
Http::Http1:ServerConnectionImpl 作为 Http::ServerConnection 实现，会拿到 Http::ConnectionManagerImpl 提供的一个 Http::StreamDecoder 对象，通过 Http::StreamDecoder 将下游的请求数据转发出去，同时会将 Http:StreamEncoder 返回给 Http::ConnectionManagerImpl （通过 callback），用于接收来自上游的数据。
下游请求产生的 Http::ServerConnection 创建成功以后，Http::ConnectionManagerImpl 则同时拿到了 Http::StreamDecoder 和 Http::StreamEncoder 。
Http::ConnectionManagerImpl::ActiveStream 作为 Http:StreamDecoder 实现，将下游数据转发给 Http::StreamDecoderFilter 处理
Http::Router::Filter 作为 Http::StreamDecoderFilter 实现，会获取上游的 http 连接池对象 Http::ConnectionPool::Instance ，通过连接池对象请求一个 Http::ClientConnection，链接异步创建上游链接后，会通过 callbacks 返回一个 Http:StreamEncoder 对象，用于接收转发过来的下游的数据。
Http::Http1::ConnectionPoolImpl 作为 Http::ConnectionPool::Instance 实现，创建 Http::ClientConnection 对象时，会接收到实参 Http::StreamDecoder （Http::Router::Filter::UpstreamRequest ），用于用于接收上游返回的数据
上游请求的 Http::ClientConnection 创建成功后，Http::Router::Filter::UpstreamRequest 则同时拿到了 Http::StreamDecoder 和 Http::StreamEncoder
第 3 步创建的 Http::ServerConnection 继续接收到下游请求数据时，会转发给Http::ConnectionManagerImpl 提供的 Http::StreamDecoder 对象，下游数据会被 copy 后，通过第 6 步 Http::ClientConnection 创建的 Http::StreamEncoder 对象，发送给上游
而 Http::ClientConnection 接收到上游数据后，会传给第 7步Http::Router::Filter::UpstreamRequest 实现的 Http::StreamDecoder 的相关方法，然后发给第 3 步骤 Http::ClientConnection 创建的 Http::StreamEncoder 对象，发送给下游

http 数据处理流程详细版

对于 http/1.1 请求，大致流程如下（很多异步处理）：

Network::FilterManager 会把网络层接收到的数据依次发给不同的 Network::Filter，其中 http 请求交给 Http::ConnectionManagerImpl 对象处理（Http::ConnectionManagerImpl 是一个 Network::Filter ）
Http::ConnectionManagerImpl 接收到下游请求，通过配置对象创建一个 Http::ServerConnection 对象作为 codec ，将所有数据都 dispatch 到该对象。http/1.1 和 http2 有各自的实现，分别为Http::Http1::ServerConnectionImpl 和 Http::Http2::ServerConnectionImpl ，返回哪个对象则由配置对象来决定。
Http::Http1::ServerConnectionImpl 在接收到分发的数据时（dispatch 方法），会调用 nodejs 的 http_parser 组件，对数据流进行解析。
在接收到下游请求时（Http::Http1::ServerConnectionImpl::onMessageBegin），会创建一个 Http::Http1::ServerConnectionImpl::ActiveRequest 对象来封装本次请求
ActiveRequest 对象初始化的时候，会初始化一个 Http::Http1::ResponseStreamEncoderImpl 对象（Http::StreamEncoder实现），也就是 ActiveRequest::response_encoder_，用来给下游请求返回数据，ActiveRequest 本身不会操作 response_encoder_ 而是交由Http::StreamDecoder的实现来处理。
Http::Http2::ServerConnectionImpl 接着会调用 Http::ServerConnectionCallbacks::newStream 获取 Http::StreamDecoder 实现对象，并赋值给 ActiveRequest::request_decoder_，用于做进一步数据处理。
在获取 Http::StreamEncoder 对象的时候，会将 ActiveRequest::response_encoder_ 成员对象作为 Http::StreamEncoder 实参传递出去，用于接收上游数据的时候直接写入到下游。
Http::ConnectionManagerImpl::ActiveStream 作为 Http::StreamDecoder 用来解析 http 数据流，将数据分发给不同的 Http::StreamDecoderFilter 进行处理，其中Http::Router::Filter 作为 Http::StreamDecoderFilter 实现会被加入到 filter chain
Http::StreamDecoderFilter 在解析 headers 信息时，获取 router 信息，并创建 Http::Router::Filter，Http::Router::Filter 则会为每一个下游的请求创建一个 Http::Router::Filter::UpstreamRequest 对象来封装。Filter 在接收到对下游数据的 decodeData 时，会拷贝一份数据，然后调用对应的 UptreamRequest 的 encodeData 方法发送给上游 stream
UpstreamRequest 实现了 Http::StreamDecoder 和 Http::StreamCallbacks，用来 decode 上游 stream 接收到的数据，实现的 Http::StreamCallbacks 的 onPoolReady 方法用来接收 Http::StreamEncoder 对象，用来给 Router::Filter 对象 decodeData 之后直接调用 Http::StreamEncoder::encodeData 发送给上游。
UpstreamRequest 对象初始化时，会根据配置对象获取对上游 Cluster 发起请求的连接池对象 Http::ConnectionPool::Instance，根据上游 cluster 的定义会实现不同的连接池，如果是 http/1.1，则是 Http::Http1::ConnPoolImpl 。而 UpstreamRequest 自身则作为 Http::StreamDecoder 传给上游链接，用来接收直接接收上游发来的数据，然后通过 Http::StreamDecoderFilterCallbacks 接口的 encodeData 方法调用发送给下游。
Http::Http1::ConnPoolImpl 会关联上一个 Upstream::Host 对象，用来创建 Network::ClientConnection 对象，用于网络层的数据传输和接收
对于每一个下游来的请求，Http::Http1::ConnectionPoolImpl 都会关联上一个 Http::CodecClient 对象（Http::CodecClientProd)，对于 http2 上游 Http::Http2::ConnectionPoolImpl 情况类似，
Http::CodecClientProd对象则会创建一个 Http::ClientConnection 对象，用来表示对上游发起的一个链接，对于 http/1.1 ，创建的是 Http::Http1::ClientConnectionImpl，而 http2 创建的是 Http::Http2::ClientConnectionImpl
Http::Http1::ClientConnectionImpl::newStream 方法被调用的时候，会实例化一个 Http::Http1::RequestStreamEncoderImpl 对象，实现了 Http::Stream 和 Http::StreamEncoder ，返回给调用方，用来将接收到的数据转发给上游。
Http::Http1::ClientConnectionImpl::newStream 方法被调用的时候，会保留 Http::StreamEncoder 参数（pending_responses_ 成员)，用来将接收到的上游 cluster 返回的数据直接通过 Http::StreamEncoder 返回 UpstreamRequest，而不是一层层的回调

Http::ConnectionManagerImpl

当 Envoy 启动时（或者接收到 lds 更新），解析到如下 listener 配置：

    listeners:
    - address:
        socket_address:
          address: 0.0.0.0
          port_value: 15001
      filter_chains:
      - filters:
        - name: envoy.http_connection_manager

则会初始化一个ConnectionManagerImpl 对象作为网络层的一个 filter，这是 ConnectionManagerImpl 的定义：

// source/common/http/conn_manager_impl.h
/**
 * Implementation of both ConnectionManager and ServerConnectionCallbacks. This is a
 * Network::Filter that can be installed on a connection that will perform HTTP protocol agnostic
 * handling of a connection and all requests/pushes that occur on a connection.
 */
class ConnectionManagerImpl : Logger::Loggable<Logger::Id::http>,
                              public Network::ReadFilter,
                              public ServerConnectionCallbacks,
                              public Network::ConnectionCallbacks {}

在实现的 Network::Filter接口的 onData 方法中，它会通过配置对象（Envoy 在做抽象封装的时候，基本上都是通过某种 Config 对象作为工厂类来返回具体实现的）方法http:ConnectionManagerConfig::createCodec 获取一个实现了 Http::ServerConnection 接口的对象，对于 http/1.1 ，返回的则是 Http::Http1::ServerConnectionImpl 对象，http2 返回的则是 Http::Http2::ServerConnectionImpl ，并将其赋值给 ServerConnectionPtr codec_ 成员对象。当 Http::ConnectionManagerImpl::onData 接收到网络层数据时，会通过 codec_ 成员对象（也就是 Http::ServerConnection::dispatch 方法）将数据分发出去。