蚂蚁金服ServiceMesh数据平面 SOFAMosn深层揭秘 奕杉Agenda Ø背景 Ø构架 Ø能力 Ø性能 ØRoadMap背景为什么蚂蚁需要ServiceMesh Ø拥抱微服务，云原生 • SOFA 5规划落地 • 兼容K8S的智能调度体系 Ø运维体系的有力支撑 • LDC • 弹性伸缩 • 蓝绿/容灾/.. Ø金融级网络安全 • 金融级鉴权体系 • 云原生zero trust网络安全趋势 2SOFAMosn内数据流 3NET/IO 4 Ø屏蔽IO处理细节 Ø定义网络链接生命周期，事件机制 Ø定义可编程的网络模型，核心方法，监控指标 Ø定义可扩展的插件机制PROTOCOL 5 Ø定义编解码核心数据结构 üMesh处理三段式：Headers + Data + Trailers Ø定义协议Codec核心接口 ü编码：对请求数据进行编码并根据控制指令发送数据 ü解码：对IO数据进行解码并通过扩展机制通知订阅方 为网络协议请求/响应提供可编程的抽象载体 ü 考虑PING-PONG，PIPELINE，分帧STREAM三种典型流程特征 Ø定义Stream生命周期，核心事件 Ø定义Stream层编/解码核心接口 ü 核心数据结构复用Protocol层 Ø定义可扩展的插件机制 Ø对于满足请求Stream池化的需求 Ø需处理上层传入的状态事件PROXY 7 Ø基于Stream抽象提供多协议转发能力 Ø执行Stream扩展Filters

减少握手延迟 • 代价：握手前发送的数据不能 保证防重放攻击，因此要求应 用程序自己保证防重放攻击 Small Ticket • 自定义Session Ticket编码格式 • 160 byte -> 76 byte • Session Ticket扩展 用于会话复用，加速握手过程 • Cached-info扩展 缓存证书等服务端信息，避免 再次握手时重复传输数据 • ECDHE-keyshare扩展 Committer无线移动战役 操作响应慢 操作无响应 Push没消息 Push消息慢 海外消息慢 收发图片慢 建连时长 建连成功率 链路稳定性 链路一致性 RPC错误率 Push实时性 海外RTT 数据效率 快 速 稳 定 高 效 移动客户痛点 性能指标 线下支付 大促 国际支付咻一咻与敬业福咻一咻的挑战 亿级用户快速进入 亿级用户同时点击 剩余红包实时显示无线移动网络优化 统一通道：主长连接 + 短连接 § 统一协议：MTLS+MMTP § 统一调度：MobileDC 最优调度 网络探测 连接建立 传输+保持 通道复用 复合建连 握手优化 短连补偿 智能心跳 数据压缩 质量模型 自动重试 云端补偿 柔性建连 假连淘汰 动态超时 § 终端策略覆盖移动网络难点 § 优化对业务透明 § ROI考虑 好网更快 弱网更好 协议优化 支付宝网络接入层架构示意

功能不能满足蚂蚁的需求，没法做到 类似envoy xds那样的扩展性 • 未来发展前景黯淡 Envoy • 安心做数据平面， 提供XDS API • 设计优秀，性能和稳定性表现良好 • C++编写，和蚂蚁的技术栈差异大 • 蚂蚁有大量的扩展和定制化需求 • 我们非常认可envoy在数据平面上的表现开源方案选择之第二代Service Mesh Istio • 第一选择，重点关注对象 • 奈何迟迟不能发布生产可用版本 奈何迟迟不能发布生产可用版本 • 性能和稳定性远远不能满足蚂蚁的 要求 • 但我们非常认可Istio的理念和方向 Conduit • 只支持k8s，而蚂蚁尚未普及k8s • 数据平面由Rust编写，过于小众，难于 从社区借力。 • 同样存在技术栈问题 • 公司和产品在社区知名度和影响力有限国内公司的选择之一：自研 华为：CES Mesher • 使用Golang编写 • 由go 第 一时间获取跨语言和技术栈下沉的红利，立足 之后再缓缓图之。 这个产品思路唯一的麻烦在于编程语言的选择国内公司的选择之二：开源方案定制 腾讯：Tencent Service Mesh • 数据平面选择Envoy：成熟产品，符合 腾讯语言体系，内部广泛使用 • 控制平面据传“挣扎了一下”，最终还 是选择Istio，进行定制和扩展，解耦k8s国内公司的选择之三：另辟蹊径 UCloud：Service

现为一组轻量级网络代理，它们与应用程 序一起部署，但对应用程序透明。什么是Service Mesh？- by Istio 服务发现 负载均衡 流量控制 ... 黑白名单 限流 ... 身份认证 通信加密 权限控制 ... 调用追踪 指标收集 ...什么是Service Mesh？- 从网络的视角 Service Mesh关注点 网络视角： Service Mesh是一个主要针对七层的网络解决方 traffic(For example: Rate limiting, Service priority, etc.)总结：他山之石，可以攻玉 • 解决类似的问题：运维和通信的问题 • 相似的解决方案：数据面+控制面+应用 • 不同的协议层次：SDN 2-4层，Service Mesh 主要为7层 SDN对Service Mesh发展的启发： Ø 北向接口 • 面向业务和运维 • 具有较高 Ø 南向接口 • 面向流量和路由配置 • xDS v2将统一数据面标准？ • xDS接口包含有较多实现相关内容：Listener, Filter, 能否可以成为一个通用的接口协议？ 是否会出现Envoy之外的大量数据面实现？ • 建议：对xDS接口进行改进，去掉实现相关内容 Ø Service Mesh的发展 • 控制面对数据面软硬件的统一控制能力？ • 通过控制面API接入各种丰富的应用场景

为什么需要Service Mesh? 身份标识/访问控制 Service （client） Sidecar Sidecar Service （server） mTLS 服务鉴权 全链路可信、加密 零信任网络9/39 二、 在当下『路口』的思考10/39 Part 2： 在当下『路口』的思考 云原生方案？ 落地有 gap 图片来源：https://istio.io/d Service Mesh 微服务 互联互通，平滑迁移，灵活演进20/39 Part 3： 蚂蚁金服的产品实践 大规模场景下的服务发现 • Pilot 的问题 • 集群容量无法支撑海量数据 • 全量推送性能差 • 沿用 SOFA Registry • 支持千万级的服务实例信息 • 秒级推送 SOFARegistry：https://github.com/so APP Sidecar xDS/UDPA xDS/UDPA MCP Proxy 其他注册中心 MCP 支持 MCP 的注册中心 MCP 1. 整合传统注册中心，支持海量数据 2. 加强控制平面的存储能力 3. 融合传统注册中心的分发能力 Nacos sync 其他注册中心 MCP • 协议标准化 • 能力差异化 36/39Part 3：

Kubernetes TLS，国密 服务鉴权 Mirror Ingress Controller Pod Msg 服务 MOSN Pod Dubbo 服务 MOSN Pod 数据访问服务 MOSN TLS，国密 服务鉴权 Mirror 访问请求 MOSN 多种服务注册中心 SOFA Registry Nacos Etcd ZooKeeper 多协议接入 TLS，国密 TLS，国密 WAF，DDos2/10 MOSN 核心能力沉淀  精细化路由  安全防护  多协议  可运维  可扩展 • 多版本发布 • 压测引流 • 服务分组 • 加密链路 • 国密算法 • 服务鉴权 • TCP、Http、SOFA • 透明劫持 • 平滑升级 • 可观测性 • 网络包过滤器 • 协议包过滤器 • 协议扩展 • 可观测性扩展 • 路由扩展 •

b-ip:b-port b-ip, b-port=getOriginalDest() 都没有改造，直连 服务器端有改造，单跳 客户端有改造，单跳Service Mesh时代的客户端和寻址方式 服务发现 加密 负载均衡 请求路由 目标服务 的标识 序列化 链路追踪 故障注入 日志 监控 Metrics 熔断 限流 服务降级 前置条件检查 身份认证 密钥管理 访问控制 …… 下沉到 Service

Mesh风头正劲Service Mesh产品多样化Service Mesh的优势 云原生 零入侵 可观察性 面向运维服务化之后，数据库怎么办？ 服务 • 无状态 • 根据规则路由 • 业务方处理事务 数据库 • 有状态 • 根据SQL路由 • 数据库自动处理事务数据库的进化趋势 • SQL • ACID • 分布式 RDBMS • SQL • BASE ACID • 分布式 NewSQL?数据库中间层的优势 系统 •事务 运维 • DBA 开发 • SQL数据库中间层应具备的能力 分片化 多副本 数据一致性 弹性化 治理能力 观察能力数据分片 App2 DB App1 App3 App2 DB1 DB2 DB3 App1 App3数据分片：引入中间件 App1 M1 App2 App3 S2 M2 M3 S1 S3 数据库中间件 App1 M App2 App3 write sync read数据分片 + 读写分离 App1 S1 App2 App3 M2 sync read S2 S3 M1 M3 write数据分片 + 读写分离：引入中间件 App1 M1 App2 App3 S2 M2 M3 S1 S3 数据库中间件 write sync read分布式事务：定义 传统事务：ACID

与现有架构的兼容性 现阶段的关键需求 技术储备与原则类因素 自研数据平面与 控制平面方案 使存量服务接入Mesh 方案 对接大量内部系统 关键收益均由数据平面产生 非完善的控制平面功能 技术体系内不引入Go语言 最成熟的服务端语言为Java 使用Java开发 数据平面Agent14/24 整体架构 数据平面 • 现有协议的流量转发 • Agent平滑升级机制 控制平面 控制平面 • 轻量的Pilot Proxy • 向Istio的标准协议靠拢 重点目标 长期规划15/24 数据平面实践细节 • 部署方式 • 升级方式 • 容灾方式 • 性能问题 • 资源问题 • 兼容问题 关键设计 关键问题16/24 数据平面部署方式 容器化运行方式 • sidecar模式 • 与业务进程相同Pod不同Container 陌陌微服务容器化部署比例在80%以上 sidecar模式部署17/24 数据平面升级方式 – 平滑升级机制 平滑要求 • 业务进程不重启 • 流量保持不变 方案选择 • FD迁移 vs 哨兵集群 原理 • sendmsg / recvmsg接口发送FD • 步骤：listener、存量连接、存量数据 Java实现 • 借助JNI与Netty Java实现FD迁移18/24 数据平面升级方式 – 发布流程 容器化发布方式

Mesh 演进 混合云架构落地实践 规划与展望3/24 严选ServiceMesh演进 /014/24 严选第一代 Service Mesh 架构 • 使用 Consul 作为服务发现组件 • 数据面：cNginx • 控制面：Consul 管理后台5/24 服务治理能力 – 基于严选第一代ServiceMesh（cNginx） 类型 功能 能力提供方 服务调用方（Client） 服务提供方（Server） × 超时控制、重试、重写、重定向等：继承 Nginx 的 timeout 机制 √ 监控/故障诊断 链路追踪：主要依靠中间件 APM APM 性能监控：主要依靠中间件 APM APM 遥感数据：主要依靠中间件 APM APM 访问日志：主要依靠日志平台 日志平台 日志平台6/24 Service Mesh 为严选带来了哪些架构收益 • 历史包袱：现有的服务在不改造的情况下引入了服务治理能力 （限流、熔断、降级、分流等） • Istio 以 Sidecar 的形式运行在 Pod 中， 自动注入，自动接管流量，部署过程对业务 透明 • 提供了完整的 Service Mesh 解决方案 • 数据面：Envoy • 控制面：Pilot，Mixer，Citadel，Galley10/24 功能视角 - 服务治理能力 – 基于Istio+Envoy 类型 功能 能力提供方 服务调用方（Client）