【图解 Knative】解密 Eventing Broker-Trigger实现原理

1. 背景介绍

我们都知道，Knative 有两个主要的子项目：Serving 和 Eventing。其中 关于 Serviing 可以查看之前的一篇公众号文章 【超详细】深入探究 Knative 扩缩容的奥秘。Eventing 将系统中的服务以事件驱动的方式松耦合的绑定在一起：即事件发送者不关注谁来消费事件，事件消费者也不关注事件是由谁产生的。Eventing 中有多种事件组合的方式，比如：

• 最简单的 Source -> Service 直接绑定

• 通过 channel 与 subscriptions 订阅的方式

• 并行事件流处理 的方式 Parallel，以及串行事件流处理的方式 Sequence

• 以及支持事件过滤的 Broker & Trigger 也是本文将要重点介绍的模式

✅注：对于其他几种事件组合的方式，感兴趣的可以在官网查阅 https://knative.dev/docs/eventing/

2. 工作原理介绍

上图展示的是 Broker & Trigger 模型的中 Event 传递的基本方式，其中事件传递的格式是标准的 CLoudEvent 的格式。简要介绍下图中的流程：

1. 事件由事件源 Source 产生, Knative 支持多种事件源,如 GitHub、Heartbeats、k8s、ContainerSource等，更多 Source 可在官网查阅 https://knative.dev/docs/eventing/sources/，也可以自定义 Source ,参考之前发的一篇公众号为 Serverless 平台插上腾飞的翅膀--自定义 Faas 事件驱动事件源。

2. 图中 事件源产生 type 为 foo 的事件，发送到 Broker，其中 有三个 Trigger 绑定了 Broker，两个 Trigger 的 filter 是 type:foo ,也就是会关注 type=foo 的事件，然后发送给对应的消费者。

3. Service1和 Service3 只是单纯的消费，并不回复事件

4. Service2 收到事件后回复 type=bar 的事件,事件重新传递到 Broker上，此时只有一个 Trigger 过滤了 type:bar 事件被传送到 Service3 消费。

5. 其中消费者是否回复事件是可选的。

关于图中的实例 yaml，可参考附录章节

3. 底层实现原理

上面介绍了 Broker & Trigger 的工作原理，现在从底层实现的角度进一步讲解。

Knative Eventing 事件传递过程中依赖消息通道 Channel，为了便于持久化，生产环境使用可持久化的消息通过( 本文以 NatsStreaming 为例) 来做事件的消息通道，如果是开发调试，则直接用 InMemoryChannel 即可(只会保存在内存中，不会持久化)

先上图

• 图中包含控制平面与数据平面，图中箭头：控制平面为实线，数据平面为虚线

• 实线的方框为 Knative 组件，虚线的方框为 k8s CR 资源

下面分别从数据平面和控制平面分别讲解

3.1 数据平面

EventSource------> Broker------>Trigger------->SubScriber

1. EventSource------> Broker

Broker 可以手动生成，或者通过给 namespace 打 label eventing.knative.dev/injection:true ，让sugar-controller 会自动生成对应的 Broker 实例

EventSource 一般通过 SinkURI 环境变量将 Broker 的 地址传入 。比如，Broker 的地址为 http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default，该地址为broker-ingress 的地址，而 broker-ingress通过 请求 URL的 path 可以得到 Broker 的信息，比如/default/default表示 default namespace 下名为 default 的 Broker

# kubectl get broker
NAME      URL                                                                        AGE   READY   REASON
default   http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default   46h   True

2.Broker------>Trigger

broker-ingress 得到 Broker 的信息(name namespace)之后,可以得到 Broker 的 status 信息,如下得到 channelAddress 的地址(http://default-kne-trigger-kn-channel.default.svc.cluster.local)

apiVersion: eventing.knative.dev/v1
kind: Broker
metadata:
  name: default
  namespace: default
status:
  address:
    url: http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default
  annotations:
    knative.dev/channelAPIVersion: messaging.knative.dev/v1beta1
    knative.dev/channelAddress: http://default-kne-trigger-kn-channel.default.svc.cluster.local
    knative.dev/channelKind: NatssChannel
    knative.dev/channelName: default-kne-trigger

channelAddress 的地址是个svc 的地址,通过 externalName 指向 natss-ch-dispatcher

# kubectl get svc default-kne-trigger-kn-channel
NAME                             TYPE           CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP                                              PORT(S)   AGE
default-kne-trigger-kn-channel   ExternalName   <none>       natss-ch-dispatcher.knative-eventing.svc.cluster.local   <none>    46h

natss-ch-dispatcher 负责将 消息（主题为channel.Name + "." + channel.Namespace） 发布到 Natss-Streaming 组件

3. Trigger------->SubScriber

natss-ch-dispatcher 不仅负责发布，还负责订阅消息，natss-ch-dispatcher watch natssChannel (见下面的 NatssChannel), 获取 natssChannel的 subscriber的地址 subscriberUri，通过 subscriberUri发送消息给 broker-filter ,跟 broker-ingress 一样，subscriberUri 的地址是broker-filter 的 地址，通过请求 path 区分哪个 trigger ,请求 path :/triggers/<trigger namespace>/<trigger name>/<trigger UID>

apiVersion: messaging.knative.dev/v1beta1
kind: NatssChannel
metadata:
  name: default-kne-trigger
  namespace: default
spec:
  subscribers:
  - generation: 1
    replyUri: http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default
    subscriberUri: http://broker-filter.knative-eventing.svc.cluster.local/triggers/default/trigger2/c0f3f1bb-9a25-4fb2-b803-fc5cd74e57da
    uid: 9b4c991a-8912-4333-aa5a-caf053e5ee9c
  - generation: 1
    replyUri: http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default
    subscriberUri: http://broker-filter.knative-eventing.svc.cluster.local/triggers/default/trigger3/28e7ba73-d514-4aea-a0de-7946fc21e7cc
    uid: 56d00260-e69f-4d7a-bd05-c81479774a95
  - generation: 1
    replyUri: http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default
    subscriberUri: http://broker-filter.knative-eventing.svc.cluster.local/triggers/default/trigger1/3f6e7a8e-f7d1-4c8f-a25a-1970b6ab73e3
    uid: 963fd671-097f-489a-a857-c1803ad3fb19
status:
  address:
    url: http://default-kne-trigger-kn-channel.default.svc.cluster.local

broker-filter 获取到 Trigger 的信息后,通过 根据 Trigger 的filter 将消息过滤，再决定是否将消息发给 对应的 subscriber, subscriber可以从 Trigger status 的 subcriberUri 获取到，见下图,对于subscriber Reply 的消息，broker-filter 发送到 replyUri 地址上，http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default ,也就是发送给 Broker (实际是 broker-ingress)。

apiVersion: eventing.knative.dev/v1
kind: Trigger
metadata:
  name: trigger1
  namespace: default
spec:
  broker: default
  filter:
    attributes:
      type: dev.knative.sources.ping
  subscriber:
    ref:
      apiVersion: serving.knative.dev/v1
      kind: Service
      name: service1
      namespace: default
status:
  subscriberUri: http://service1.default.svc.cluster.local

至此数据面的通信流就完成了，接下来看控制面的数据流。

3.2 控制平面

控制平面主要看上图中的实线部分，此处再贴一下图

接下来按流程讲解

• 1.1 mt-broker-controller watch Broker 的创建

• 1.2 mt-broker-controller 根据 Broker 的配置，创建对应的 Channel，此处为 NatssChannel

• 1.3 Natss-ch-controller watch NatssChannel 的创建，更新 Natss-Streaming 的服务端状态到NatssChannel 的 status

• 1.4 Natss-ch-controller创建 svc，externalname指向 natss-ch-dispatcher

• 1.5 mt-broker-controllerwatch NatssChannel 的status

• 1.6 mt-broker-controller 更新 Broker 的status，其中包含: Broker 的address（broker-ingress 的地址）,channel 的 address,供 broker-ingress 使用

• 2.1 mt-broker-controllerwatch Trigger

• 2.2 mt-broker-controller根据 Trigger（含 subscriber 的信息）创建subscription,其中包含 subsciber(broker-filter) 的地址和 Broker 的信息

apiVersion: messaging.knative.dev/v1
kind: Subscription
metadata:
  name: default-trigger1-3f6e7a8e-f7d1-4c8f-a25a-1970b6ab73e3
  namespace: default
spec:
  channel:
    apiVersion: messaging.knative.dev/v1beta1
    kind: NatssChannel
    name: default-kne-trigger
  reply:
    ref:
      apiVersion: eventing.knative.dev/v1
      kind: Broker
      name: default
      namespace: default
  subscriber:
    uri: http://broker-filter.knative-eventing.svc.cluster.local/triggers/default/trigger1/3f6e7a8e-f7d1-4c8f-a25a-1970b6ab73e3

• 2.3 eventing-controller watch subscription ,解析 subcriber和 replyUri的地址(broker-ingress 的地址)

• 2.4 eventing-controller根据subcription 更新 Natss-Channel :subsriberUrl 和 replyUrl

spec:
  subscribers:
  - generation: 1
    replyUri: http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default
    subscriberUri: http://broker-filter.knative-eventing.svc.cluster.local/triggers/default/trigger2/c0f3f1bb-9a25-4fb2-b803-fc5cd74e57da
    uid: 9b4c991a-8912-4333-aa5a-caf053e5ee9c
  - generation: 1
    replyUri: http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default
    subscriberUri: http://broker-filter.knative-eventing.svc.cluster.local/triggers/default/trigger3/28e7ba73-d514-4aea-a0de-7946fc21e7cc
    uid: 56d00260-e69f-4d7a-bd05-c81479774a95
  - generation: 1
    replyUri: http://broker-ingress.knative-eventing.svc.cluster.local/default/default
    subscriberUri: http://broker-filter.knative-eventing.svc.cluster.local/triggers/default/trigger1/3f6e7a8e-f7d1-4c8f-a25a-1970b6ab73e3
    uid: 963fd671-097f-489a-a857-c1803ad3fb19
status:
  address:
    url: http://default-kne-trigger-kn-channel.default.svc.cluster.local

2.5 mt-broker-controller 根据 subscription 和 broker 的状态 更新 Trigger 的状态

控制面的逻辑就完了，和数据面的逻辑结合的地方在于：

broker-ingress 和 broker-filter ：

1. broker-ingress watch Broker ,从 Broker 的 status 中获取 channel 的地址(natss-ch-dispatch 的 svc 的地址)

2. broker-filter watch Trigger ，根据 trigger 中subscriber 地址，将event filter 后决定是否发送到 对应的 target

至此，整个流程都讲完了，可以按照附录中的资源，创建一下，看看其中的资源。

附录

1. broker.yaml

apiVersion: eventing.knative.dev/v1
kind: Broker
metadata:
  name: default
  namespace: default

2. trigger1.yaml

apiVersion: eventing.knative.dev/v1
kind: Trigger
metadata:
  name: trigger1
spec:
  filter:
    attributes:
      type: foo
  subscriber:
    ref:
      apiVersion: serving.knative.dev/v1
      kind: Service
      name: service1

2. trigger2.yaml

apiVersion: eventing.knative.dev/v1
kind: Trigger
metadata:
  name: trigger2
spec:
  filter:
    attributes:
      type: foo
  subscriber:
    ref:
      apiVersion: serving.knative.dev/v1
      kind: Service
      name: service2

3. trigger3.yaml

apiVersion: eventing.knative.dev/v1
kind: Trigger
metadata:
  name: trigger3
spec:
  filter:
    attributes:
      type: bar
  subscriber:
    ref:
      apiVersion: serving.knative.dev/v1
      kind: Service
      name: service3

4. service1.yaml

apiVersion: serving.knative.dev/v1
kind: Service
metadata:
  name: service1
spec:
  template:
    spec:
      containers:
        - image: docker.io/zhaojizhuang66/event-display:v1

5.service3.yaml (service1和service3 一样都是打印接收到的 event)

apiVersion: serving.knative.dev/v1
kind: Service
metadata:
  name: service1
spec:
  template:
    spec:
      containers:
        - image: docker.io/zhaojizhuang66/event-display:v1

6. service2.yaml

apiVersion: serving.knative.dev/v1
kind: Service
metadata:
  name: service2
spec:
  template:
    spec:
      containers:
        - image: docker.io/zhaojizhuang66/event-display-with-reply:v1