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 trust网络安全趋势 Ø异构语言体系融合 • SOFA/NodeJS/C++/Python/.. • 业务低成本融入服务，运维体系为什么要自研Golang版本ServiceMesh 2 Ø跨团队协作需要考虑技术栈落地成本 ü 参与团队分别使用C，Golang，Java等多种技术栈 Ø基于蚂蚁SOFA体系的Mesh化思考 ü 无法保证上下游应用同时升级到Mesh模式 ü 基于RPC内容的流量调度 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

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） 服务注册与发现 注册发现：基于 Consul √ 调用控制 协议支持：HTTP 1.X/2.X，可扩展至 TCP √ 路由控制：提供简单的路由能力 √ 安全 访问控制：主要依靠中间件 × 中间件 治理控制 熔断降级：主要依靠中间件 中间件 限流：速率限制 √ 中间件 资源隔离：主要依靠中间件 中间件 故障注入：不提供 × 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 支持更多的协议 • 增强控制面 • 配合业务容器化上云及混合云架构8/24 行业技术演进 - 通用型 Service Mesh 出现 2017年1月23日 加入 CNCF 2017年4月25日 1.0Releases Linkerd 2016年9月13日 1.0Releases 2017年9月14日 加入 CNCF Envoy 2017年9月15日 发布 最新版本：0.7.1 nginmesh

全新打造；或依托现有SDK 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 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 • 性能和稳定性远远不能满足蚂蚁的 要求 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 chassis演进而来 • 走的是已有类库->加proxy->再加 控制平面的路线 • 部分对接Istio • 细节暂时不清楚，即将开源

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

业务架构 演进 • 容量  应用|数据库|机房 • 容灾  机房|地域5/20 业务背景 业务架构 单元化 • 高可用 • 一致性 • 可扩展 • 高性能6/20 业务背景 业务诉求 • 运维成本  突发流量应用 | 机房 生命周期 • 运维效率  大规模下基础设施稳定性 • 业务 Mesh 化  精细化流量控制  基础组件升级 • 业务可复制  容器镜像管理 批次发布 原生资源管理 Pod伸缩管理 集群伸缩管理 变更管控 配额管理 运维原子操作 精细化调度 接入层流程调拨 应用层流量调拨 跨集群状态 分发/汇聚 数据层流量调拨 压测/灰度 流量管理 单元化 元数据管理 弹性流量管理 跨集群发布策略 多集群管理 跨集群网络 跨集群镜像管理 蓝绿发布 灰度分组发布 中间件变配 （DRM/Scheduler/Message） Mesh流调拨和治理 • 跨集群发现12/20 联邦架构 • 关系型存储；  数据量  容灾 • 基于部署单元分发 多集群管控13/20 三、发布运维体系 发布运维体系14/20 应用管理&交付 • 基于统一管控背景下的 Dockerfile 管理和生成； • 基于组件关联的 FedAppInstance + revision 版本控制； • 快速构建能力 - binary2Image 能力；

（Ant Global Network Accelarator) 网商 信用 保险 财富 支付 国际支付 小程序 微贷 科技开放 物联网 Spanner LVS(四层负载) DNS 网络控制面 LDC1 Spanner Spanner APP APP APP APP Keycenter HTTP1 TLS1.2 MMTP Mtls MQTT HTTP2 TLS1.3 QUIC 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

• 读取配置 -> 连接k8s/Galley • Adapter的运行时资源开销 • 不受Adapter增减/更新/升级影响 • 保持Proxy代码简单 • 保持Proxy代码简单 • 数据平面可替换原则 Kubernete s API Server Adapters ConfigurationsOut-of-process Adapter 7/39 Istio的新回答：架构继续优先，性能继续放一边 • 性能 • 即使使用缓存，在数据路径中同步调用Mixer也会增加端到端延迟 • 进程外适配器进一步增加了延迟 • 授权和认证功能是天然适合mixer pipeline的，但是由于mixer 设计 的延迟和SPOF（单点故障）特性，导致直接在Envoy中实现 (Envoy SDS) • 复杂性 • Mixer使用一组称为模板的核心抽象，来描述传递给适配器的数据。 这些包括“metrics” 这些包括“metrics”，“logentry”，“tracepan”等。这些抽 象与后端想要消费的数据不匹配，导致运维需要编写一些手动配置， 以便在规范的 Istio 样式和后端特定的样式之间进行映射。原本期望 这种映射可以在适配器中实现很大程度上的自动化，但是最终还是 太复杂并需要手动配置。如果要性能，该怎么做？ Part 1：ServiceMesh灵魂拷问一：要架构还是要性能？ Proxy Mixer In-

相同的治理理功能，不不同语⾔言的服务都要做⼀一遍？Service Mesh Meetup · BeiJing 跨语⾔言服务化的本质 �10 微博Service Mesh实践 - WeiboMesh • 协议中⽴立/跨语⾔言 数据交互 • 全⾯面/灵活可扩展 服务治理理Service Mesh Meetup · BeiJing 跨语⾔言服务化⽅方式对⽐比 �11 微博Service Mesh实践 - WeiboMesh 兜底逻辑 Mesh Light Client SM 功能 功能 强化 Go 并发 适配 不不同 语⾔言Service Mesh Meetup · BeiJing Weibo Mesh 数据⾯面 �17 微博Service Mesh实践 - WeiboMesh ➢ Cluster（发现集群管理理，group + path） ➢ HA（⾼高可⽤用策略略） ➢ LB（负载均衡） channelsService Mesh Meetup · BeiJing Motan2 传输协议 �21 微博Service Mesh实践 - WeiboMesh Header ➢ 消息类型 ➢ 协议版本 ➢ 序列列化协议（body） Metadata ➢ 服务名 ➢ ⽅方法名 ➢ 系统参数及⽤用户参数 Body ➢ response ➢ RequestService Mesh Meetup

在实践中，服务网格通常实 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 Control Plane Programmable API APP ...... Data Plane Control Layer Application Layer通过Service Mesh控制面统一管理F5和Envoy https://aspenmesh.io/2019/03/expanding-service-mesh-without-envoy/ Control Plane Security 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 • 具有较高的抽象层次，比较容易提取统一的控制面标准？ • 主要面向layer 7及以上？ • SMI能否统一控制面标准？如何避免成为最小公分母，扩展支持其它协议？

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 • 轻量的Pilot Proxy 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 并且还在进一步推进 业务接入方式 • 研发人员：升级SDK版本 • SRE：发布系统配置发布项 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