云原生小课堂 | Envoy请求流程源码解析（一）：流量劫持

2022-02-25

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前言

Envoy 是一款面向 Service Mesh 的高性能网络代理服务。它与应用程序并行运行，通过以平台无关的方式提供通用功能来抽象网络。当基础架构中的所有服务流量都通过 Envoy 网格时，通过一致的可观测性，很容易地查看问题区域，调整整体性能。

Envoy也是istio的核心组件之一，以sidecar的方式与服务运行在一起，对服务的流量进行拦截转发，具有路由，流量控制等等强大特性。本系列文章，我们将不局限于istio，envoy的官方文档，从源码级别切入，分享Envoy启动、流量劫持、http请求处理流程的进阶应用实例，深度分析Envoy架构。

本篇将是Envoy请求流程源码解析的第一篇，主要分享Envoy的流量劫持。

边车模式

在Istio当中, envoy运行有两种模式，分别为边车模式和代理模式。

2-边车.png

其中边车模式为通过 iptable 进行流量劫持

拦截模式

Istio 支持两种拦截模式：

1. REDIRECT：使用iptables的REDIRECT目标来拦截入站请求，转给Envoy，从Linux2.6.15的内核版本后，iptables开始支持状态跟踪(conntrack)，该功能依赖于netfilter的内核模块nf_conntrack。此后，iptables可以根据包的状态进行二次的过滤拦截和状态跟踪。它也是state/ctstate和nat的主要依赖模块。

2. TPROXY：使用iptables的TPROXY目标来拦截入站请求，tproxy 可以用于 inbound 流量的重定向，且无需改变报文中的目的 IP/端口，不需要执行连接跟踪，不会出现 conntrack 模块创建大量连接的问题。受限于内核版本，tproxy 应用于 outbound 存在一定缺陷。目前 Istio 支持通过 tproxy 处理 inbound 流量。

可以全局的设置默认拦截模式，也可以通过sidecar.istio.io/interceptionMode(http://sidecar.istio.io/interceptionMode): TPROXY 给某个工作负载单独设置。

无论采用哪种透明劫持方案，均需要解决获取真实目的 IP / 端口的问题，使用 iptables 方案通过 getsockopt 方式获取，tproxy 可以直接读取目的地址。

关于trpoxy

https://github.com/istio/istio/issues/5679

关于netfilter和conntrack

https://serverfault.com/questions/1030236/when-does-iptables-conntrack-module-track-states-of-packets

关于为什么istio考虑inbound支持tproxy模式

如果我们是服务端，那么 SYN 包到达的时候，在 POSTROUTING 链的 NAT 表执行过之后（可能做 DNAT 或者 REDIRECT），路由表将决定是 FORWARD 还是 INPUT ：

如果 INPUT ，那么 conntrack 记录就此生成，当回包的时候会首先根据 conntrack 作地址复原，并且是不会经过 OUTPUT/POSTROUTING 链 NAT 表的。

如果 FORWARD ，那么 conntrack 记录不会立即生成，需要经过 POSTROUTING 之后才知道是否做了 SNAT/MASQUERADE ，此时才会生成 conntrack 记录。当收到上游回包的时候，不会过 PREROUTING 的 NAT 表，而是直接根据 conntrack 复原为原始 IP 地址，然后直接 FORWARD->POSTROUTING（不会过 NAT 表）送回原始客户端。

目前 Istio 使用 iptables 实现透明劫持，由于需要借助于 conntrack 模块实现连接跟踪，在连接数较多的情况下，会造成较大的消耗，同时可能会造成 track 表满的情况，为了避免这个问题，业内有 ebpf 的加速方案，报文可以不过内核协议栈进行加速穿越

关于track表的限制的资料

https://www.cyberciti.biz/faq/ip_conntrack-table-ful-dropping-packet-error/

默认模式简介

进入sidecar的网络空间，这里介绍的是iptables redirect模式

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