SOFA MESH 的通用协议扩展 Service Mesh Meetup #3 深圳站 邵俊雄（熊啸） 2018.08.25AGENDA • SOFA MESH 介绍 • SERVICE MESH 落地的问题 • SOFA MESH 的通用落地方案 • DNS 服务寻址方案 • X-PROTOCOL 通用协议 • 问答SOFA MESH • 从 ISTIO 克隆并保持同步更新 • 使用 寻址 • 使用 iptables/ebpf 透明地路由所有网络流量 • 服务治理规则，服务，实例和配置都是 Kubernetes 资源 • 使用 Controller Pattern 通过 CRD 扩展新的能力 • …MESH 落地碰到的问题 • 客户端服务发现与负载均衡无法与 ISTIO 一起工作 • ENVOY 不支持微服务使用的通信协议 • RPC 服务使用的接口，方法，参数语义无法匹配 ISTIO Kubernetes 服务 RPC Service 的域名就是其接口X-PROTOCOL 通用协议扩展目标 • Kubernetes Native，高性能，低侵入性的通用 Mesh 落地方案 • 支持新 RPC 框架和通信协议低成本接入 • 协议扩展对 Mesh 控制平面透明化 • 允许对协议多层次，插件化的扩展X-PROTOCOL 配置SOFA MOSN 调用流程 Upstream protocol

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 将TLS1.3草案中的1-RTT机制通 过扩展的方式提前应用 • ECC-signature扩展 使用高效ECDSA签名算法的同 时，兼容广泛使用的RSA证书 按需握手 按需握手 • 业务可根据需求灵活选择明文 或密文传输，提升业务效率 动态Record Size • 平衡吞吐与时延 高效 优化 灵活 TLS扩展安全合规能力持续升级 国密算法 • 拥抱监管 • 安全可控 • 金融科技 AntTLS库 • 基于OpenSSL • 全面拥抱TLS1.3 • 国密优化实现，国密单证书标准支撑 • 支持SGX等可信机制 • 多硬件卡Engine • Mobile，iot设备等多终端支持 就近就优海外接入，智能调度 § 蚂蚁全球加速节点，全协议支持 § 支持UDPA § QUIC/HTTP3 § 接入层容器化，混部 § 支持QUIC协议的LB建设 § Web Assembly模块扩展东西流量的服务发现与路由 F5（ipvs） APP APP APP APP 配置中心 APP APP APP APP Proxy APP APP APP APPService Mesh

广州站Agenda Ø 背景 & 概览 Ø 持续演进路径 & 技术案例 Ø 实践案例 Ø 规划 & 展望 Ø QA背景 & 概览数据平面概览 SOFAMOSN • C实现，支持多语言扩展 • 基于Nginx扩展 • 开发不活跃 • 老牌代理系统，业界广 泛使用，服务各类场景 • C++实现 • CNCF第三个毕业项目， ISTIO原生数据平面 • 开发活跃，最新版为1.9.0 • Google 场景 • Rust实现 • CNCF项目，最早的 Service Mesh数据平面 • 开发活跃，最新版为 18.9.1 • Golang实现 • 新生项目，初期旨在搭建 RPC亲和，高度可扩展性 的Golang转发系统 • 开发活跃，最新版为0.4.0 • 蚂蚁+UC主导，重点搭载 SOFAMesh使用，目标服 务通用场景，金融场景SOFAMOSNSOFAMOSN内部模块设计SOFA on ADS Ø X-Protocol协议扩展机制， 以及Dubbo支持 Ø 支持network/stream filter 扩展 Ø 支持WRR负载均衡 Ø 支持subset复杂匹配路由 Ø 无损平滑迁移 Ø ProtocolEngine协议扩展 机制 Ø 支持Router模式 Ø GRPC支持 Ø 协议自动识别 Ø 链式路由扩展 Ø 完善流量管理策略，包括 Retry、DirectResponse、

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 •定义扩展机制通知解码事件STREAMING 6 Ø定义Stream模型 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 Ø提供可扩展的路由寻址能力 Ø提供可扩展的后端管理，负载均衡，健康检查能力 Ø维护上/下游核心指标转发流程 8 IO Read r data Log Writer Pool send encode Q u e u e C模块划分 11要点总结 12 Ø模块化，分层解耦 Ø统一的编程模型接口 Ø可扩展的事件驱动模型 Ø可扩展的路由/后端管理机制 Ø更好的吞吐量3 能力核心能力 1 网络处理 •网络编程接口 •链接管理 •事件机制 •Metrics 收集 •TCP 代理 •TLS 支持 •TProxy

Fork，增强，扩展，定制，集成 回馈社区，反哺开源 维持版本更新，同步升级 未来肯定会开源 可扩展和可定制化是必备的 可 控 性 社 区 支 持 技术输出 内部落地 如何让开源产品接受我们的改动？ 如何让社区和客户认可我们的产品？开源方案选择之第一代Service Mesh Linkerd • 无控制平面 • Scala编写，基于JVM资源消耗大 • 可扩展性有限，dtab不易理解和使用 可扩展性有限，dtab不易理解和使用 • 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 • 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 Mesh • 非常有意思的轻量ServiceMesh实践 • 从Istio中剥离Pilot和Envoy • 去掉Mixer和Auth

操作系统中，如果libattr 功能在内核设置中被打开， ext2 、 ext3 、 ext4 、 JFS 、 ReiserFS 以及 XFS 文件系统都支持 。任何一个普通文件都可能包 扩展属性（简写为xattr, 详见 ） man xattr 含有一系列的扩展属性。每一个属性由一个名字以及与之相关联的数据所表示。其中名字必须为一个 字符串 ，并且必须有一个 命名空间 前缀标识符与一个点字符。目前存在有四种命名空间：用 ACL 存储实现就是基于这种扩展属性的。 Inode Table中保存有若干个 Ext4_inode ，每个 Inode 大小为 ext4_super_block 中指定的 s_inode_size, 然而一个 Inode 不一定用到这么多的大小，节点信息只用到 128 个字节的空间。剩下的部分作为扩展文件属性 (Xattr)，扩展属性内部是由一个扩展属性头和若干个扩展属性实体项构成的。© XXX getfacl接口文件系统自己如何实现 chmod、chown 可以通过setattr接口实现 setfacl、getfacl通过setxattr、getxattr接口实现，需要在Inode中增加扩展属性 root@pubbeta2-curve5:/tmp# strace getfacl acl.test execve("/usr/bin/getfacl", ["getfacl", "acl.test"]

inode+dentry方式？当前curve块存储的kv方式？ 是否有单独的元数据管理服务器？ 2、其他文件系统的调研总结 fs 中心化元数据 内存namespace元数据 内存空间分配元数据 元数据持久化 元数据扩展 小文件优化 空间管理单位 数据持久化 其他© XXX Page 3 of 24 moosefs（mfs） 有元数据服务器 全内存 fsnode → hashtable(inode id) fsedge binlog，随时间会越来越大 差 DG Master/Slave glusterfs 无中心化服务器 dht算法 hash 扩展时大量迁移 client缓存 inode→ hashtable(gfid) dentry→ hashtable(name) inode扩展属性字段 和写数据一样 好 写多份 overwirte有数据不一致风险 curve 有元数据服务器 lru cache缓存 需要消耗比较多的内存，元数据服务的扩展性受限于内存，而且在元数据服务启动的 时候，需要等待一段时间加载内存。 一种是元数据需要全部加载到内存，这种情况下，元数据只需要加载一小部分主要的元数据，比如说super block这种，剩下的比如inode，dentry这种，按需加载，而且使用淘汰机制，内存中不常用的元数据可以淘汰出去。这种方式，扩展性好，元数据服务的扩展性不受限于内存，服务上的内存只有几百GB，而硬盘空

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 • 集群管理扩展 模块化 安全 智能 高性能3/10 MOSN 助力业界最大规模之一的 更多的协议及服务框架支持 Dubbo、SpringCloud、 RocketMQ、gRPC、HTTP3、 MQTT、QUIC、TLS1.3 等 多协议 支持模块化 自适应限流 多协议深度扩展能力 多进程 WAF WebAssembly 兼容用户态协议栈 Lua 支持 核心和开放能力 适配 Istio，兼容 UDAP 协议 Zookeeper，Etcd Open Tracing

voy在设计上是可扩展的 Part 2：ServiceMesh灵魂拷问二：性能有了，架构怎么办？ 扩展点： ● L4/L7 filters ● Access loggers ● Tracers ● Health checkers ● Transport sockets ● Retry policy ● Resource monitors ● Stats sink 扩展方式： ● C++ C++ ● Lua(目前仅限于HTTP Traffic) ● Go extensions (beta, for Cilium)Envoy最新的扩展方式：Web Assembly Part 2：ServiceMesh灵魂拷问二：性能有了，架构怎么办？ - Support WebAssembly (WASM) in Envoy - https://github.com/envoyproxy/envoy/issues/4272 的机器码，因此WebAssembly运行速度和机器码接近。（类 比Java bytecode） (摘录自http://blog.enixjin.net/webassembly-introduction/)使用Web Assembly扩展Envoy的好处 Part 2：ServiceMesh灵魂拷问二：性能有了，架构怎么办？ • 避免修改Envoy • 避免网络远程调用（check & report） • 通过动态装载（重载）来避免重启envoy

list：list在通用文件系统中是很常见的操作，目前 curve 的元数据缓存使用的 lru cache，因此 list 只能依赖 etcd 的 range 获取方式。如果需要对 list 加速，需要新的缓存结构 c. 扩展性/可用性/可靠性 依赖于第三方kv存储，目前是etcd CurveFS 单机内存元数据设计 类似 fastcfs 和 moosefs 的元数据设计方式，采用通用的 dentry，inode a. 性能 加载：数据量较大的情况下，元数据节点启动较慢；但是元数据使用 master-slave 可以降低 failover 情况下的加载时间 b. 扩展性/可用性/可靠性 扩展性不够，受限于单机的内存和磁盘，只能纵向扩展 可用性足够，由于是 master-slave 的方式，master 以同步方式调用 slave，slave 在内存中也缓存了全部元数据信息 master-slave 持久化元数据以及保证多副本数据一致性。基于这种方式开发： a. 性能 由于元数据分片，获取元数据需要跟多个节点进行rpc的交互，因此性能相比单机要弱一些 b. 扩展性/可用性/可靠性 使用 multi-raft, 扩展性、可用性和可靠性与元数据节点一致 对比结论 CurveFS 近期要能支持mysql所要接口，长期需要支持通用文件接口。 kv 虽然改造简单，短期内对基本功能的支持没有问题，但这个架构不利于