Envoy 源码分析－－LDS

LDS 是 Envoy 用来自动获取 listener 的 API。 Envoy 通过 API 可以增加、修改或删除 listener。

先来总结下 listener 的更新语义如下：

每个 listener 必须有一个唯一的名称。如果没有提供名称，Envoy 会生成一个 UUID 来作为它的名字。要动态更新 listener，管理服务必须提供一个唯一名称。
当 listener 被添加，在接收流量之前，会先进入 “预热” 阶段。
一旦 listener 被创建，就会保持不变。因此，listener 更新时，会创建一个全新的 listener（同一个侦听套接字）。这个新增加的 listener 同样需要一个 “预热” 过程。
当更新或删除 listener 时，旧的 listener 将被置于 “draining（驱逐）” 状态，和整个服务重新启动时一样。在删除侦听器并关闭任何其余连接之前，侦听器拥有的连接将在一段时间内优雅关闭（如果可能的话）。逐出时间通过 --drain-time-s 设置。
相同名称的 listener 必须要有相同的配置地址。

接下来是对 lds 进行源码分析，对各种语义的情况都可以在源码中看到。

初始化

在初始化 bootstrap 配置时，如果有 lds 配置会进行初始化。

// Instruct the listener manager to create the LDS provider if needed. This must be done later
// because various items do not yet exist when the listener manager is created.
if (bootstrap_.dynamic_resources().has_lds_config()) {
  listener_manager_->createLdsApi(bootstrap_.dynamic_resources().lds_config());
}

在 ListenerManagerImpl 类中通过 ProdListenerComponentFactory 配置类创建 lds。

// Server::ListenerManager
void createLdsApi(const envoy::api::v2::core::ConfigSource& lds_config) override {
    ASSERT(lds_api_ == nullptr);
    lds_api_ = factory_.createLdsApi(lds_config);
  }

// Server::ListenerComponentFactory
LdsApiPtr createLdsApi(const envoy::api::v2::core::ConfigSource& lds_config) override {
return std::make_unique<LdsApiImpl>(lds_config, server_.clusterManager(), server_.dispatcher(),
                                    server_.random(), server_.initManager(),
                                    server_.localInfo(), server_.stats(),
                                    server_.listenerManager(), server_.api());
}

新建 lds 时，会创建一个通道。

LdsApiImpl::LdsApiImpl(const envoy::api::v2::core::ConfigSource& lds_config,
                   Upstream::ClusterManager& cm, Event::Dispatcher& dispatcher,
                   Runtime::RandomGenerator& random, Init::Manager& init_manager,
                   const LocalInfo::LocalInfo& local_info, Stats::Scope& scope,
                   ListenerManager& lm, Api::Api& api)
: listener_manager_(lm), scope_(scope.createScope("listener_manager.lds.")), cm_(cm),
  init_target_("LDS", [this]() { subscription_->start({}, *this); }) {
  //创建 subscription 对象
  subscription_ = Envoy::Config::SubscriptionFactory::subscriptionFromConfigSource(
    lds_config, local_info, dispatcher, cm, random, *scope_,
    "envoy.api.v2.ListenerDiscoveryService.FetchListeners",
    "envoy.api.v2.ListenerDiscoveryService.StreamListeners",
    Grpc::Common::typeUrl(envoy::api::v2::Listener().GetDescriptor()->full_name()), api);
  Config::Utility::checkLocalInfo("lds", local_info);
  init_manager.add(init_target_);
}

更新

有数据下发时，通道调用 callback 触发 onConfigUpdate。

// the configuration update targets.
callbacks_->onConfigUpdate(resources, version_info);

配置更新过程中如何判断哪些是移除的 listener？。首先创建一个移除的列表，将现有的 listener 加入，然后去除数据下发的 listener，剩下的就是需要移除的 listener。移除的 listener 会打印 lds: remove listener '{}'。

  // We build the list of listeners to be removed and remove them before
  // adding new listeners. This allows adding a new listener with the same
  // address as a listener that is to be removed. Do not change the order.
  for (const auto& listener : listener_manager_.listeners()) {
    listeners_to_remove.emplace(listener.get().name(), listener);
  }
  for (const auto& listener : listeners) {
    listeners_to_remove.erase(listener.name());
  }
  for (const auto& listener : listeners_to_remove) {
    if (listener_manager_.removeListener(listener.first)) {
      ENVOY_LOG(info, "lds: remove listener '{}'", listener.first);
    }
  }

移除 listener 时，如果是在 “预热” 阶段的 listener 直接删除，如果是在活动的 listener 将其置于驱逐中，过一段时间关闭。

  // Destroy a warming listener directly.
  if (existing_warming_listener != warming_listeners_.end()) {
    (*existing_warming_listener)->debugLog("removing warming listener");
    warming_listeners_.erase(existing_warming_listener);
  }

  // If there is an active listener it needs to be moved to draining.
  if (existing_active_listener != active_listeners_.end()) {
    drainListener(std::move(*existing_active_listener));
    active_listeners_.erase(existing_active_listener);
  }


  // ListenerManagerImpl::drainListener
  // 关闭accept，不再接收新连接
  draining_it->listener_->debugLog("draining listener");
  for (const auto& worker : workers_) {
    worker->stopListener(*draining_it->listener_);
  }

  // 等待一段时间
  draining_it->listener_->localDrainManager().startDrainSequence([this, draining_it]() -> void {
    draining_it->listener_->debugLog("removing listener");
    for (const auto& worker : workers_) {
      // 移除 listener
      worker->removeListener(*draining_it->listener_, [this, draining_it]() -> void {
        // 通知主线程（移除是在工作线程移除的，主线程无法知道）
        server_.dispatcher().post([this, draining_it]() -> void {
          if (--draining_it->workers_pending_removal_ == 0) {
            draining_it->listener_->debugLog("listener removal complete");
            draining_listeners_.erase(draining_it);
            stats_.total_listeners_draining_.set(draining_listeners_.size());
          }
        });
      });
    }
  });

接下来是对配置内的 listener 进行增加或更新。增加或更新 listener 打印日志 lds: add/update listener '{}'。

  for (const auto& listener : listeners) {
    const std::string& listener_name = listener.name();
    try {
      if (listener_manager_.addOrUpdateListener(listener, version_info, true)) {
        ENVOY_LOG(info, "lds: add/update listener '{}'", listener_name);
      } else {
        ENVOY_LOG(debug, "lds: add/update listener '{}' skipped", listener_name);
      }
    } catch (const EnvoyException& e) {
      exception_msgs.push_back(fmt::format("{}: {}", listener_name, e.what()));
    }
  }

增加 listener 时，如果没有名称，Envoy 生成一个 UUID。更新 listener 如果没有名称，Envoy 生成 UUID，无法通过名称进行关联，因此不带名称进行更新，只会变成新增。

  std::string name;
  if (!config.name().empty()) {
    name = config.name();
  } else {
    name = server_.random().uuid();
  }

不论是增加还是更新 listener 都是直接新建，旧的 listener 会被 “draining（驱逐）” 。

  ListenerImplPtr new_listener(
      new ListenerImpl(config, version_info, *this, name, modifiable, workers_started_, hash));
  ListenerImpl& new_listener_ref = *new_listener;

判断相同名称的 listener 必须有相同的配置地址。

  if ((existing_warming_listener != warming_listeners_.end() &&
       *(*existing_warming_listener)->address() != *new_listener->address()) ||
      (existing_active_listener != active_listeners_.end() &&
       *(*existing_active_listener)->address() != *new_listener->address())) {
    const std::string message = fmt::format(
        "error updating listener: '{}' has a different address '{}' from existing listener", name,
        new_listener->address()->asString());
    ENVOY_LOG(warn, "{}", message);
    throw EnvoyException(message);
  }

如果更新的 listener 在 “预热” 阶段的 listener 中，直接内部替换。

  if (existing_warming_listener != warming_listeners_.end()) {
    ASSERT(workers_started_);
    new_listener->debugLog("update warming listener");
    new_listener->setSocket((*existing_warming_listener)->getSocket());
    *existing_warming_listener = std::move(new_listener);
  }

如果更新的 listener 在活动中的 listener 中。当前工作线程已经启动的话，加入 “预热” 阶段的 listener，同时后继会把旧的 listener 置于 “draining（驱逐）” 状态。当前工作线程未启动状态，直接内部替换。

  if (existing_active_listener != active_listeners_.end()) {
    new_listener->setSocket((*existing_active_listener)->getSocket());
    if (workers_started_) {
      new_listener->debugLog("add warming listener");
      warming_listeners_.emplace_back(std::move(new_listener));
    } else {
      new_listener->debugLog("update active listener");
      *existing_active_listener = std::move(new_listener);
    }
  }

新增 listener 时，会先去 “draining（驱逐）” 状态的 listener 中查找是否已有相同地址的 listener，有相同的重新拉回来，并根据当前工作线程是否已就绪加入对应的 listener。

 Network::SocketSharedPtr draining_listener_socket;
    auto existing_draining_listener = std::find_if(
        draining_listeners_.cbegin(), draining_listeners_.cend(),
        [&new_listener](const DrainingListener& listener) {
          return *new_listener->address() == *listener.listener_->socket().localAddress();
        });
    if (existing_draining_listener != draining_listeners_.cend()) {
      draining_listener_socket = existing_draining_listener->listener_->getSocket();
    }

    new_listener->setSocket(draining_listener_socket
                                ? draining_listener_socket
                                : factory_.createListenSocket(new_listener->address(),
                                                              new_listener->socketType(),
                                                              new_listener->listenSocketOptions(),
                                                              new_listener->bindToPort()));
    if (workers_started_) {
      new_listener->debugLog("add warming listener");
      warming_listeners_.emplace_back(std::move(new_listener));
    } else {
      new_listener->debugLog("add active listener");
      active_listeners_.emplace_back(std::move(new_listener));
    }

最后把旧的 listener 置于 “draining（驱逐）” 状态。

// 调用 initialize()
new_listener_ref.initialize();

void ListenerImpl::initialize() {
  last_updated_ = timeSource().systemTime();
  if (workers_started_) {
    // init_watcher
    dynamic_init_manager_.initialize(*init_watcher_);
  }
}

// init_watcher 在构造函数时创建
init_watcher_(std::make_unique<Init::WatcherImpl>(
          "ListenerImpl", [this] { parent_.onListenerWarmed(*this); })),

void ListenerManagerImpl::onListenerWarmed(ListenerImpl& listener) {
  auto existing_active_listener = getListenerByName(active_listeners_, listener.name());
  auto existing_warming_listener = getListenerByName(warming_listeners_, listener.name());
  (*existing_warming_listener)->debugLog("warm complete. updating active listener");
  if (existing_active_listener != active_listeners_.end()) {
    // 旧的 listener 置于 “draining（驱逐）” 状态。
    drainListener(std::move(*existing_active_listener));
    // 预热的 listener 放到活动的 listener
    *existing_active_listener = std::move(*existing_warming_listener);
  } else {
    active_listeners_.emplace_back(std::move(*existing_warming_listener));
  }
}

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