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 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 的路由模 型 • 一个应用上部署了多个 RPC 服务，每个服务有自己的版本 • …ISTIO 控制平面路由的抽象模型 INBOUND DUBBO 服务的路由规则 XDS 适配 • 开发 DUBBO 协议支持SOFA MESH 的统一解决方案 • 采用 Kubernetes Native 方式落地微服务应用 • 使用 INTERFACE 作为 DNS 来寻址服务 • 开发一个通用协议处理框架 • 避免为不同的微服务框架修改 PILOT 代码 • 通过插件的方式按需支持新的协议 • 对应用代码无侵入性 • 为微服务框架提供轻量化客户端落地一个微服务框架需要的工作

前世 01 2010 开始网络代理白盒 化，定制业务逻辑，软 硬件一体解决方案 自研 02 2015 年无线通道协议，安 全升级， 连接收编 All in 无线 03 PC时代 移动时代 万物互联云原生时代 2018 年协议，安全持续升 级（QUIC，MQTT，国密）， 云原生 再启程 03前世 F5 BigIP Netscaler自研四层网络代理 2011 2014 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 国密 硬件加速 安全合规 Spanner LVS(四层负载) DNS LDC2 Spanner Spanner APP APP APP APP 支持蚂蚁LDC架构，三地五中心容灾架构 • 全面上线SSL加速卡，提供软硬件一体加速方案 2015 • All in 无线，通信通道全面升级（MMTP，MTLS协议） 2016 • 安全防护能力提升，WAF，流量镜像 2018至 今 • 通信协议，架构，安全再次升级（物联终端接入，QUIC协议，国密，可信计算， 海外加速，云原生）金融级三地五中心容灾架构（LDC） 单机房 LDC 同城双活 LDC 异地多活

ZooKeeper 多协议接入 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 安全审计 社区 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

SOFAMesh集成，支持 xDS 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 Ø IO、协议、前后端核心 metrics技术案例 – 协议自动识别 TLS链接 核心实现思路： Ø TLS通过ALPN来识别。 Ø TLS不带ALPN或者明文，通过预读首部字段识别。 ALPN扩展 预读字段 是 否 获取ALPN协商 所得协议 有 无 遍历所有协议 实现，执行 ProtocolMatch 返回AGAIN 匹配成功，获 取对应协议 无法识别协议， 断开链接 立10w条SOFARPC链接 p 压测内容: 1K 请求/响应持续演进实践总结 ü 架构上，从一开始就遵循分层设计，模块解耦，统一编程模型接口，保证足够的架 构扩展性。 ü 性能上，针对IO、协议、内存、协程进行持续优化。相比最初版本，SOFARPC 协 议上对 0.1.0 版本 QPS 提升了 50%，内存使用减少了 40%；HTTP/2.0 相比官方库原 生实现，QPS提升了100%；HTTP/1

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 ü 向上确保协议行为一致性 ü 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 Codec 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 支持 •平滑 reload •平滑版本升级 多协议 •SOFA RPC •HTTP 1.x (待优化) •HTTP 2 (待优化) •Dubbo (研发中) •HSF (研发中) •On TLS 核心路由 •支持 virtual host

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 - Cluster（发现集群管理理，group + path） ➢ HA（⾼高可⽤用策略略） ➢ LB（负载均衡） ➢ Endpoint（服务节点的抽象） ➢ Protocol（Motan2/传输协议+Simple/序列列化协议）Service Mesh Meetup · BeiJing Cluster 模块 �18 微博Service Mesh实践 - WeiboMesh WM/ Client request filter call serialize 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

Exposes your services as managed APIs 概念 流量 东西流量（内部） 通信协议 路由 鉴权 流控 安全 协议转换 通用协议（HTTP、gRPC 等） 私有协议（WS、Dubbo、Bolt 等） 一般不需要 HTTP to 内部 RPC 协议 基于 Host、Path 等路由 基于 Service 路由 强依赖（Hmac\Oauth\JWT\Session Gateway APP2 Logic Logic 微服务网关架构（2013-2016) LB spanner 特点： • 微服务网关 • 蚂蚁金服 RPC 协议 • 安全\鉴权\监控 • Netty 异步化 • 私有协议 MMTP 缺点： • API 网关变更风险 • 业务分级隔离需求 • 大促容量规划问题 HTTP/MMTP sofarpc10/21 去中心化网关架构（2016-2018)

SDK 协议编解码 服务发现 负载均衡 熔断限流 服务路由 …… 混合在一个进程内， 应用既有业务逻辑， 也有各种功能， 每次升级都要重新发布应用 升级成本高 版本碎片化严重 中间件演进困难6/39 微服务治理与业务逻辑解耦 Part 1： 为什么需要Service Mesh? Service 业务逻辑 SDK 协议编解码 服务发现 负载均衡 熔断限流 服务路由 …… Service 业务逻辑 轻量级 SDK 协议编解码 Sidecar （MOSN） + 服务发现 负载均衡 熔断限流 服务路由 …… - 专注业务实现 - 无需感知Mesh - 专注服务间通讯和相 关能力 - 与业务逻辑无关 将SDK客户端 的功能剥离 混合在一个进程内， 拆解为独立进程， 以 Sidecar 的模式运行 将服务治理能力下沉到基础设施，实现独立演进，透明升级7/39 异构系统统一治理 Part 1： 为什么需要Service Mesh? 多语言、多协议 图片来源：https://www.redhat.com/en/topics/microservices/what-is-a-service-mesh 流量控制、监控8/39 金融级网络安全

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？ Ø 南向接口 • 面向流量和路由配置 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 - 下一个热点？总体架构-高层视图 Service纳入Service Mesh管控？ l 收益 Ø TCP Service可以享受流量管理，可见性，策略控制等Istio承诺的益处 l 成本 Ø Istio不理解TCP上的应用层协议，其对TCP Service的缺省处理会影响应用层逻 辑 -例子：Envoy的LB算法不能处理应用后端集群的Sharding Ø Istio中和HTTP Service 端口冲突会的TCP Service请求会被Envoy直接丢弃

0微服务体系整体架构 注册中心 • Redis作为底层存储 • 跨语言地址发现服务Lookup • 中心化存活检测 多语言支持 • Java、PHP、Python、Go、NodeJs • Redis传输协议 / 复用Redis客户端 • 服务发布Proxy / 并行调用Proxy 服务治理 • 服务治理平台、配置中心 • 监控、日志、分布式跟踪 • 异步调用、压测7/24 流量代理机制 PHP服务发布入流量代理 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 • 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 借助原有服务治理能力 特殊应用 • 场景：流式计算、定时任务 • 方案：出流量降级至本应用的其他Agent 出流量容灾20/24 数据平面性能优化 方案整体 • 新增MOA Mesh协议 • 减少decode请求体开销 • ProtoBuf替换JSON • 复用连接并适当设置连接数 Agent内部 • 对象池化：减少资源消耗与GC压力 • 响应等待机制：非阻塞等待 两次请求转发小于0