envoy中 lua filter 与 wasm filter使用教程
- 5 minutes read - 893 words在 Envoy 中当我们需要对 http_connection_manager 中的请求进行修改时，如添加或删除一个请求header，一般通过 HTTP Filter 过滤器来实现。
而在Envoy 包含的几十个Filter中，通常会选择 Lua Filter (extensions.filters.http.lua.v3.Lua) 或 Wasm Filter (extensions.filters.http.wasm.v3.Wasm)这两类过滤器。
Lua Filter 与 Wasm Filter
下表是 Lua Filter 与 HTTP Filter 的对比
| Lua Filter | Wasm Filter | |
|---|---|---|
| 编程语言 | Lua，解释型脚本语言 | WebAssembly，编译型语言 |
| 运行环境 | Envoy 内置的 Lua 虚拟机 | Envoy 内嵌的 WebAssembly 虚拟机 |
| 生态系统 | 丰富的 Lua 库可供使用 | 逐渐形成的 WebAssembly 生态系统 |
| 性能 | 较低 | 较高 |
| 安全性 | 较弱 | 较强 |
| 可移植性 | 受宿主环境和依赖库限制 | 平台无关的二进制格式，可在不同环境中运行 |
在不同的环境中Lua 的行为和功能可能略有差异，特别是在与底层操作系统和硬件交互的方面，而 Wasm 则没有这个问题。
但对于选择哪类 Filter 扩展 Envoy 的过滤器逻辑时，需要根据你的需求和对编程语言的熟悉程度。
总之 Lua Filter 在易用性、生态系统和成熟度方面具有优势，而 Wasm Filter 则在性能、安全性和可移植性方面具有很大的优势。
Envoy 提供了对这两种过滤器的支持，你可以根据具体情况和偏好进行选择。
Lua Filter
如果选择 Lua Filter 来实现的话，只需要根据官方提供的文档(https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/latest/start/sandboxes/lua)直接编写lua脚本实现以下两个函数即可。
envoy_on_request（request_handle）
envoy_on_response（response_handle）
如官方提供的示例 https://github.com/envoyproxy/envoy/blob/main/examples/lua/envoy.yaml
function envoy_on_response(response_handle)
response_handle:headers():add("header_key_1", "header_value_1")
end
local mylibrary = require("lib.mylibrary")
function envoy_on_request(request_handle)
request_handle:headers():add("foo", mylibrary.foobar())
end
在请求函数 envoy_on_request() 里添加了一个 foo 请求header, 值是通过调用 lib.mylibrary 文件中的 foobar() 函数来实现的。这样当一个请求到达envoy时，envoy自动添加一个foo新的请求头，然后再将这个HTTP请求发给upstream服务，这时上游的服务即可以将这个请求头读取出来。
在响应函数 envoy_on_response() 中，同样是添加了一个请求header，不过它是在envoy将HTTP响应内容发送客户端时才添加的，这个时候客户端可以看到这个 header_key_1请求头。
下面我们测试一下使用Lua实现的效果。
首先我们修改一个 envoy.yaml 里的配置，主要修改两个地方。
一个是路由匹配规则，将 prefix: "/multiple/lua/scripts" 修改为 prefix: "/"，表示对所有路由都启用lua filter 过滤器。然后修改上游集群服务，最后两行改为 httpbin.org ，端口为 80
address: web_service
port_value: 8080
修改为
address: httpbin.org
port_value: 80
然后启动服务
$ envoy -c envoy.yaml
此时 envoy 将监听在 8000 端口。
再新开一个终端，发送一个HTTP请求
$ curl -v localhost:8000/headers
* Trying 127.0.0.1:8000...
* Connected to localhost (127.0.0.1) port 8000 (#0)
> GET /headers HTTP/1.1
> Host: localhost:8000
> User-Agent: curl/8.1.2
> Accept: */*
>
< HTTP/1.1 200 OK
< date: Fri, 22 Sep 2023 02:32:24 GMT
< content-type: application/json
< content-length: 237
< server: envoy
< access-control-allow-origin: *
< access-control-allow-credentials: true
< x-envoy-upstream-service-time: 613
< header_key_1: header_value_1 # Lua添加的响应header
<
{
"headers": {
"Accept": "*/*",
"Foo": "bar", # Lua 添加的请求header
"Host": "localhost",
"User-Agent": "curl/8.1.2",
"X-Amzn-Trace-Id": "Root=1-650cfcb8-64bbb20412a21c2f4219e789",
"X-Envoy-Expected-Rq-Timeout-Ms": "15000"
}
}
可以看到此时 Lua Filter 已生效。总体来说Lua脚本的实现还是非常简单的，只需要了解一些Lua的基本语法就即可。
Wasm Filter
下面我们再看一下通过 Wasm Filter。
Wasm扩展概述
在 Envoy 中可通过 Wasm ABI 将Envoy内部 C++ API ”翻译“ 到 Wasm Runtime。
Wasm 运行时类型默认为 Envoy 构建时使用的第一个可用的 Wasm 引擎。
优先级依次为 v8 -> wasmtime -> wamr -> wavm。可用的 Wasm 运行时类型注册为扩展。 Envoy 代码库中包含以下运行时（https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/latest/api-v3/extensions/wasm/v3/wasm.proto#extensions-wasm-v3-vmconfig）：
| Name | Description | 状态 |
|---|---|---|
| envoy.wasm.runtime.v8 | V8-based runtime | 启用 |
| envoy.wasm.runtime.wasmtime | Wasmtime runtime | 未启用 |
| envoy.wasm.runtime.wamr | wasm-micro-runtime | 未启用 |
| envoy.wasm.runtime.wavm | WAVM runtime | 未启用 |
| envoy.wasm.runtime.null | Compiled modules linked into Envoy |
对于
envoy.wasm.runtime.null，必须编译Wasm模块并将其链接到Envoy二进制文件中。注册的名称在代码字段中以inline_string的形式给出。
开发SDK
Rust: https://github.com/proxy-wasm/proxy-wasm-rust-sdk
C++: https://github.com/proxy-wasm/proxy-wasm-cpp-sdk
Go: https://github.com/tetratelabs/proxy-wasm-go-sdk
Python: https://github.com/bytecodealliance/wasmtime-py
开发 wasm可以使用Rust、C++、Go 或 Pytohon任意一种语言，不过强烈推荐采用 Rust 开发，因为它开发出来的是无GC二进制文件，相比使用 Go 语言开发，无论是性能还是文件大小都比较占优势。
官方提供的wasm c++示例参考：https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/latest/start/sandboxes/wasm-cc。
开发 Wasm
这里我们以Rust SDK仓库中 https://github.com/proxy-wasm/proxy-wasm-rust-sdk/blob/master/examples/http_headers/README.md 代码为例，看一下其实现与配置。
Cargo.yaml配置
[package]
publish = false #表示禁止向包仓库发布该包，该包只用于本地或特定的使用场景
name = "proxy-wasm-example-http-headers"
version = "0.0.1"
authors = ["Piotr Sikora <[email protected]>"]
description = "Proxy-Wasm plugin example: HTTP headers"
license = "Apache-2.0"
edition = "2018"
# 定义一个库 cdylib
[lib]
crate-type = ["cdylib"]
[dependencies]
log = "0.4"
proxy-wasm = { path = "../../" } # 指定依赖项
# 发布构建配置
[profile.release]
lto = true #启用链接时间优化（Link-Time Optimization）
opt-level = 3 #启用最高级别的优化
codegen-units = 1 #指定编译单元的数量为 1
panic = "abort" #在发生 panic 时直接终止程序
strip = "debuginfo" #去除调试信息
在 dependencies 引入了当前仓库的依赖项，也就是 /src/ 目录里几个核心文件
$ proxy-wasm-rust-sdk git:(master) ✗ tree src/
src/
├── allocator.rs
├── dispatcher.rs
├── hostcalls.rs
├── lib.rs
├── logger.rs
├── traits.rs
└── types.rs
同时依赖配置里还引入了 log 日志库。
- 文件
/src/lib.rs内容
use log::info;
use proxy_wasm::traits::*;
use proxy_wasm::types::*;
// 通过宏 proxy_wasm::main! 定义入口点和根上下文。
// 在这里，我们设置日志级别为 LogLevel::Trace，并将根上下文设置为 HttpHeadersRoot。
proxy_wasm::main! {{
proxy_wasm::set_log_level(LogLevel::Trace);
proxy_wasm::set_root_context(|_| -> Box<dyn RootContext> { Box::new(HttpHeadersRoot) });
}}
struct HttpHeadersRoot;
impl Context for HttpHeadersRoot {}
impl RootContext for HttpHeadersRoot {
fn get_type(&self) -> Option<ContextType> {
Some(ContextType::HttpContext)
}
fn create_http_context(&self, context_id: u32) -> Option<Box<dyn HttpContext>> {
Some(Box::new(HttpHeaders { context_id }))
}
}
struct HttpHeaders {
context_id: u32,
}
impl Context for HttpHeaders {}
impl HttpContext for HttpHeaders {
fn on_http_request_headers(&mut self, _: usize, _: bool) -> Action {
// 添加一个请求头部
self.add_http_request_header("req-hello", "req-world");
for (name, value) in &self.get_http_request_headers() {
info!("#{} -> {}: {}", self.context_id, name, value);
}
match self.get_http_request_header(":path") {
Some(path) if path == "/hello" => {
self.send_http_response(
200,
vec![("Hello", "World"), ("Powered-By", "proxy-wasm")],
Some(b"Hello, World!\n"),
);
Action::Pause
}
_ => Action::Continue,
}
}
fn on_http_response_headers(&mut self, _: usize, _: bool) -> Action {
// 添加一个响应头
self.add_http_response_header("resp_header_key_1", "resp_header_value_1");
for (name, value) in &self.get_http_response_headers() {
info!("#{} <- {}: {}", self.context_id, name, value);
}
Action::Continue
}
fn on_log(&mut self) {
info!("#{} completed.", self.context_id);
}
}
下面对 https://github.com/proxy-wasm/proxy-wasm-rust-sdk/blob/master/examples/http_headers/ 提供的内容进行了部分修改，主要为了演示 request header 和 response header 的修改效果。
上面我们在官方的基础上添加了两行代码，一个是添加了一个请求头req-hello: req-world。
fn on_http_request_headers(&mut self, _: usize, _: bool) -> Action {
// 添加一个请求头部
self.add_http_request_header("req-hello", "req-world");
...
}
另一个是添加了响应头 resp_header_key_1: resp_header_value_1 。
fn on_http_response_headers(&mut self, _: usize, _: bool) -> Action {
// 添加一个响应头
self.add_http_response_header("resp_header_key_1", "resp_header_value_1");
...
}
- 编译文件
$ cargo build --target wasm32-wasi --release
这时将生成一个目标文件 target/wasm32-wasi/release/proxy_wasm_example_http_headers.wasm，这个文件需要将其配置在envoy.yaml 中。
static_resources:
listeners:
- address:
socket_address:
address: 0.0.0.0
port_value: 10000
filter_chains:
- filters:
- name: envoy.filters.network.http_connection_manager
typed_config:
"@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager
codec_type: auto
stat_prefix: ingress_http
route_config:
name: local_route
virtual_hosts:
- name: local_service
domains:
- "*"
routes:
- match:
prefix: "/"
route:
cluster: web_service
http_filters:
- name: envoy.filters.http.wasm
typed_config:
"@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.http.wasm.v3.Wasm
config:
name: "my_plugin"
root_id: "my_root_id"
# if your wasm filter requires custom configuration you can add
# as follows
configuration:
"@type": "type.googleapis.com/google.protobuf.StringValue"
value: |
{}
vm_config:
vm_id: "my_vm_id"
code:
local:
filename: "./target/wasm32-wasi/release/proxy_wasm_example_http_headers.wasm"
- name: envoy.filters.http.router
typed_config:
"@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.http.router.v3.Router
clusters:
- name: web_service
type: strict_dns
lb_policy: round_robin
load_assignment:
cluster_name: service1
endpoints:
- lb_endpoints:
- endpoint:
address:
socket_address:
address: httpbin.org
port_value: 80
官方提供的配置是通过 docker-compose 运行服务的，这里为了让大家更好的理解如何在envoy调用wasm，因此放弃这种运行方式，从而采用原生的手动命令行运行方式
这里我们只需要将 envoy.yaml 里的配置项
filename: "/etc/envoy/proxy-wasm-plugins/proxy_wasm_example_http_headers.wasm"
修改成上面生成的wasm文件路径
filename: "./target/wasm32-wasi/release/proxy_wasm_example_http_headers.wasm"
好了，现在我们启动envoy服务
$ envoy -c envoy.yaml
服务启动成功后，再新开一个终端，发起一个HTTP请求
$ curl -v http://localhost:10000/headers
* Trying 127.0.0.1:10000...
* Connected to localhost (127.0.0.1) port 10000 (#0)
> GET /headers HTTP/1.1
> Host: localhost:10000
> User-Agent: curl/8.1.2
> Accept: */*
>
< HTTP/1.1 200 OK
< date: Fri, 22 Sep 2023 05:02:11 GMT
< content-type: application/json
< content-length: 249
< server: envoy
< access-control-allow-origin: *
< access-control-allow-credentials: true
< x-envoy-upstream-service-time: 376
< resp_header_key_1: resp_header_value_1
<
{
"headers": {
"Accept": "*/*",
"Host": "localhost",
"Req-Hello": "req-world",
"User-Agent": "curl/8.1.2",
"X-Amzn-Trace-Id": "Root=1-650d1fd3-756b39585a7e1e3519a11ac7",
"X-Envoy-Expected-Rq-Timeout-Ms": "15000"
}
}
可以看到输出结果中包含请求头Req-Hello 和 响应头 resp_header_key_1，至此说明我们的 wasm filter 正常工作了。
总结
对于这两类 filter 如何选择，需要根据具体情况来决定。如果你特别的在意性能的话，则还是推荐采用 wasm filter，同时最好使用Rust语言开发。如果对性能要求不高的话，则可以使用 lua filter。
参考资料
https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/latest/api-v3/config/wasm/wasm
https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/latest/api-v3/extensions/filters/http/wasm/v3/wasm.proto
https://antweiss.com/blog/extending-envoy-with-wasm-and-rust/
https://content.red-badger.com/resources/extending-istio-with-rust-and-webassembly