openfaas请求处理流程详解

Service与Iptables

对于一个函数请求而言，其由一个客户端发出，首先访问的是openfaas的gateway的service（如下图）。

以ClusterIP的访问方式为例，即发出的http请求的访问地址为10.43.200.142，处理ClusterIP访问的方式是通过iptables。接下来详细看一下iptables中的处理流程。

从PREROUTING链开始，可以看到其中有一个KUBE-SERVICES链，这个链就是对Service访问进行处理的。

接着进入KUBE-SERVICES链，可以发现对于每个Service都有一个KUBE-SVC-XXX的链与之对应

对于访问的openfaas的gateway服务来说，可以找到如下图所示的处理流程，可以发现请求继续被转入KUBE-SVC-ZRMKUO636AMCDCTY链进行处理

接着进入KUBE-SVC-ZRMKUO636AMCDCTY链，发现由KUBE-SEP-LBVEOEISHEG4P3QA进行处理

再进入KUBE-SEP-LBVEOEISHEG4P3QA链，观察到其处理方式如下图，即进行了DNAT，将目的地址转成了10.42.0.239:8080

上述过程画成图就是如下图所示的过程

接着查看内核路由表，可以发现请求被转发到了cni0网卡。Cni0就是pod所连接的网卡

这里可以看到下图中也有flannel网卡，实际上因为上面的集群是单节点集群，如果是多机集群的话请求则会被路由到flannel1.1这个网卡上。

到这里就可以通过iptables将对于Service的访问路由到pod所连接的网卡了。

Pod的连接

这是一张基于flannel网络的拓补图，其中的docker0就是上述的cni0，可以发现每一个pod都是通过veth pair连接在cni0上，也就是说当请求通过DNAT之后被转发到cni0上后可以再通过cni0进行路由找到具体的pod。

由于前述的实验是在单节点机器上，所以不存在需要访问的pod不在同一个机器上的情况，所以也就没用到flannel网络。而在多节点集群中，上述流程中的不同点在于，请求进行DNAT之后会被转发到flannel网卡上，然后由一个flanneld的程序进行处理（也就是路由，flanneld通过etcd储存了一个集群的网络信息，通过此进行路由），接着flanneld会根据路由选择的结果将请求转发到目的pod所在机器上，而在目的pod所在机器上，请求先是被转发到flannel网卡上，但是这次由于pod就在本机，所以就被转发到本机的cni网卡上，接下来就是相同的步骤了。，

Pod内部容器的连接

经过前述处理，请求也终于到达了cni0，也找到了相应的pod，接下来只需要发送给具体的容器就好了。

在每个pod之中，都有一个pause容器，这是kubernetes创建的系统容器，pause容器会创建网络命名空间并将直接的网络桥接到cni0网桥（通过veth pair），然后所有的用户容器都会共享这个网络命名空间，即共享一块网卡。那么请求转发的流程就是直接在cni0通过veth pair传向了pod内的eth0，接着容器就可以直接接收网卡eth0上的信息了。

gateway中的请求处理

在gateway中设置了处理函数请求的handler，如下图所示

在处理请求时，还要分为两种情况，一种是允许0缩放的情况，这种情况下如果当前没有可用的pod要先进行scale操作，另一种就是不允许0缩放的情况

对于不允许0缩放的情况而言，处理方式如下，可以看到直接传送给了对应的Service

而在允许0缩放的情况下，可以看到多了一个scale操作

函数pod内部的请求处理

接下来gateway就会把请求转发给具体的function所对应的Service，这里Service的访问流程如前所述，但是也有一点需要注意，因为每个function都会对应多个pod副本，那么Service在进行iptables处理的时候就需要选择一个具体的pod来转发请求，这个时候就会有一个负载均衡的问题，而Kubernetes在这里的处理是随机选择一个pod进行转发。

对于openfaas来说，其函数的部署是通过watchdog的方式，目前有三种watchdog处理方式，如下图所示

而对于Tensorflow Serving这样的程序来说，应该选择第三种Http的方式。在Http的方式下当这个watchdog启动时，父进程会fork一个子进程（也就是用户提交的函数程序），这个函数程序不是简单的函数逻辑，也要包含一个Http服务器用来处理Http请求，且这个函数程序会一直运行，监听容器网卡上的端口以获得请求。

Tensorflow Serving内部的请求处理

当上述的Http方式中的函数程序是Tensorflow Serving时，请求会到达Tensorflow Serving所监听的端口，接下来就进入Tensorflow Serving的处理逻辑。

而对于Tensorflow Serving来说，其通常工作在batch模式，在batch处理模式下，每一种模型对应一个等待队列，每一个新请求都会被提交到相应的等待队列中，等待队列中的请求按照设置的batch大小被组织成一个个的batch。而处理这些batch的是一个线程池，这个线程池中的每个线程一次处理一个队列中的一个batch（即对其做前向传播），整个线程池会在不同的队列之间轮转处理。

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