Envoy是一个用C++编写的云原生高性能边缘代理、中间代理和服务代理，作为专门为微服务架构设计的通信总线，定位是作为Service Mesh的数据平面，接管微服务通信的全部流量，对应用程序屏蔽网络和通信的复杂性。

Envoy作为一个独立进程，设计与应用程序一起运行，所有的Envoy形成一个透明的通信网格，每个应用程序发送消息到本地Envoy代理或从本地Envoy代理接收消息，但不需要知道具体的网络拓扑。

Envoy的核心设计理念是网络应该对应用服务透明，职责划分上比较明确，当网络和应用程序出现故障时，可以很容易定位问题的具体根源。

架构上Envoy内部可以分为数据平面、控制平面和管理平面3个部分。其中，控制平面用于对流量路由和转发相关的策略与配置进行管理；控制平面通过标准API获取最新的流量配置信息；数据平面的流量转发就是基于控制平面下发的配置规则进行。

为了方便对Envoy运行状态进行监控和管理，Envoy内置一个HTTP Server，作为Envoy的管理平面，HTTP Server会注册一系列的Handler，对外暴露管理平面的API，用于外界查询当前Envoy各个维度的状态，比如外界可以通过管理平面API查询Envoy当前的集群和路由配置、当前的统计信息等。

Envoy接收到Downstream客户端发过来的请求时，一般先经过类似Iptables的透明拦截机制，然后将流量交给Envoy。Envoy获取请求对应的原目的地址，根据目的地址信息获取对应的网络过滤链配置信息，根据网络过滤链配置建立新的连接，并通过网络过滤链对应的协议对请求进行解码和路由，选择合适的Upstream节点，将请求发送出去，同时建立Downstream连接和Upstream连接的对应关系，将Upstream返回的响应消息发送给Downstream客户端。

Envoy具有如下的特性：

• 扩展性

Envoy扩展性通过插件机制实现，Envoy内部当前已经支持众多扩展点，通过网络协议插件和HTTP处理扩展插件，分别从通信协议和链路治理两个层面进行扩展。Envoy插件机制是Service Mesh数据转发和数据处理的基石，基于插件扩展性机制进行扩展和定制开发非常方便，可以建立起强大的Service Mesh生态。

• 配置动态化

基于配置动态化设计，Envoy集群管理与流量转发相关的所有配置均可以通过XDS协议动态下发和生效，不仅减少了运维复杂度，同时借助动态配置化能力，方便通过一定机制发现Envoy运行时的风险并快速调整，提高了Envoy的整体稳定性。

• 性能

Envoy支持如此众多特性的同时，仍然可以提供优秀的性能指标，得益于良好的架构设计，Envoy架构设计对性能的考虑随处可见。比如数据转发层面，Envoy采用异步事件驱动的方式，并且保证一个请求只会在一个线程内处理，减少了请求在线程间切换的开销；此外通过数据平面和控制平面分离，配置变更时，通过无锁机制保证数据转发的性能不受任何影响。

Envoy对Service Mesh的一大贡献是第一个提出了通用数据平面API的概念，通过通用数据平面API，建立了数据平面和控制平面之间交互的标准，实现了数据平面和控制平面通信的标准化。只要基于数据平面API实现，可以根据需要方便地对数据平面或控制平面进行替换，有利于Service Mesh生态体系的建设。