MOSN 核心概念

MOSN 的核心概念解析。

MOSN 主要划分为如下模块,包括了网络代理具备的基础能力,也包含了 xDS 等云原生能力。

MOSN 模块大图

xDS(UDPA)支持

MOSN 支持云原生统一数据面 API(UDPA),支持全动态配置更新。

xDS 是 Envoy 创建的一个关键概念,它是一类发现服务的统称,其包括如下几类:

  • CDS:Cluster Discovery Service
  • EDS:Endpoint Discovery Service
  • SDS:Secret Discovery Service
  • RDS:Route Discovery Service
  • LDS:Listener Discovery Service

正是通过对 xDS 的请求来动态更新 Envoy 配置,另外还有个 ADS(Aggregated Discovery Service)通过聚合的方式解决以上 xDS 的更新顺序问题。

业务支持

MOSN 作为底层的高性能安全网络代理,支撑了 RPC、消息(Messaging)、网关(Gateway)等业务场景。

MOSN 业务支持

IO 模型

MOSN 支持以下两种 IO 模型:

  • Golang 经典 netpoll 模型:goroutine-per-connection,适用于在连接数不是瓶颈的情况。

  • RawEpoll 模型:也就是 Reactor 模式,I/O 多路复用(I/O multiplexing)+ 非阻塞 I/O(non-blocking I/O)的模式。对于接入层和网关有大量长链接的场景,更加适合于 RawEpoll 模型。

netpoll 模型

MOSN netpoll 模型

MOSN 的 netpoll 模型如上图所示,协程数量与链接数量成正比,大量链接场景下,协程数量过多,存在以下开销:

  • Stack 内存开销
  • Read buffer 开销
  • Runtime 调度开销

RawEpoll 模型

MOSN RawEpoll 模型

RawEpoll 模型如上图所示,使用 epoll 感知到可读事件之后,再从协程池中为其分配协程进行处理,步骤如下:

  1. 链接建立后,向 Epoll 注册 oneshot 可读事件监听;并且此时不允许有协程调用 conn.read,避免与 runtime netpoll 冲突。
  2. 可读事件到达,从 goroutine pool 挑选一个协程进行读事件处理;由于使用的是 oneshot 模式,该 fd 后续可读事件不会再触发。
  3. 请求处理过程中,协程调度与经典 netpoll 模式一致。
  4. 请求处理完成,将协程归还给协程池;同时将 fd 重现添加到 RawEpoll 中。

协程模型

MOSN 的协程模型如下图所示。

MSON 协程模型

  • 一条 TCP 连接对应一个 Read 协程,执行收包、协议解析;
  • 一个请求对应一个 worker 协程,执行业务处理,proxy 和 Write 逻辑;

常规模型一个 TCP 连接将有 Read/Write 两个协程,我们取消了单独的 Write 协程,让 workerpool 工作协程代替,减少了调度延迟和内存占用。

能力扩展

协议扩展

MOSN 通过使用统一的编解码引擎以及编/解码器核心接口,提供协议的 plugin 机制,包括支持:

  • SOFARPC
  • HTTP1.x/HTTP2.0
  • Dubbo

NetworkFilter 扩展

MOSN 通过提供 network filter 注册机制以及统一的 packet read/write filter 接口,实现了 Network filter 扩展机制,当前支持:

  • TCP proxy
  • Fault injection

StreamFilter 扩展

MOSN 通过提供 stream filter 注册机制以及统一的 stream send/receive filter 接口,实现了 Stream filter 扩展机制,包括支持:

  • 流量镜像
  • RBAC 鉴权

TLS 安全链路

通过测试,原生的 Go 的 TLS 经过了大量的汇编优化,在性能上是 Nginx(OpenSSL)的80%,Boring 版本的 Go(使用 cgo 调用 BoringSSL)因为 cgo 的性能问题, 并不占优势,所以我们最后选择使用原生 Go 的 TLS,相信 Go Runtime 团队后续会有更多的优化,我们也会有一些优化计划。

Go vs Nginx 测试结果如下图所示:

Go vs Nginx TLS 性能

  • Go 在 RSA 上没有太多优化,go-boring(CGO)的能力是 Go 的两倍。
  • p256 在 Go 上有汇编优化,ECDSA 优于go-boring。
  • 在 AES-GCM 对称加密上,Go 的能力是 go-boring 的 20 倍。
  • 在 SHA、MD 等 HASH 算法也有对应的汇编优化。

为了满足金融场景的安全合规,我们同时也对国产密码进行了开发支持,这个是 Go Runtime 所没有的。虽然目前的性能相比国际标准 AES-GCM 还是有一些差距,大概是 50%,但是我们已经有了后续的一些优化计划,敬请期待。

支持国密的性能测试结果如下图所示:

支持国密的性能测试



修改于 2020年1月21日: fix broken links (f7c1b50)