文｜朱德江（花名：人德）
蚂蚁集团技术专家
负责 MOSN 核心开发，关注云原生流量网关的演进
以下内容整理自 SOFAStack 四周年的分享
本文 5332字 阅读 10 分钟
MOSN 1.0 发布
MOSN 是一款主要使用 Go 语言开发的云原生网络代理平台，由蚂蚁集团开源，经过双 11 大促几十万容器的生产级验证。
经过 4 年的蓬勃发展，在 11 位 commiter，100 多个 contributor 和整个社区的共同努力下，经历 27 个小版本的迭代，MOSN 1.0 版本正式发布了。
一个足够成熟稳定，有开源用户共建、有商业化落地、有社区，拥抱云原生生态的 MOSN 1.0 来了。
除了在蚂蚁集团的全面落地，MOSN 在业界也有较广泛的应用，比如有工商银行的商业化落地，还有阿里云、去哪儿网、时速云等企业的生产实践。
同时，随着 1.0 的发布，进入少年期的 MOSN 也将开启新一代 MOE 架构演进，奔向星辰大海。
发展历史
MOSN 起源于 Service Mesh，原本在微服务之间的调用是通过比较重的 SDK 来完成的，当 SDK 升级的时候，需要应用配合一起升级，有比较强的打扰。
MOSN 为了解决这一痛点，向着把 SDK 剥离出来的方向演进。在应用所在的 Pod 内，单独有一个运行 MOSN 的 sidecar，那么应用本身只需要跟 MOSN 去通讯，就可以完成整个的服务调用的流程。把 SDK 剥离出来，相当于 MOSN 作为一个独立的组件去演进，其演进过程对应用本身没有打扰。这在蚂蚁内部的收益其实是非常明显的。
在整个演进的过程中，有两个比较深的体会：一个比较明显的是，有一个独立的 sidecar，可以去跟业务逻辑做解耦；另外一个标准化，在云原生的时代里，控制面和数据面被拆分为两个独立的组件，MOSN 作为数据面的组件，演进过程中要跟很多控制面的服务对接，这期间标准化是一个很重要的。在整个标准化的过程中，它并不像业务解耦那么直观，但是用的时间越长，对其越深有体会。
现在 MOSN 已经在蚂蚁内部全面的铺开，部署有几十万 Pod，峰值 QPS 千万级。
MOSN 的演进历程
2018 年： 开始创建；
2019 年： 在双 11 完成了核心链路的覆盖，在 19 年底的时候，MOSN 开始独立运营；
2020 年： 7 月份获得 Istio 官方的推荐。同时，MOSN 开启了商业化的探索，年底完成了江西农信的落地；
2021 年： 对接了 Envoy、Dapr、WASM 生态，和主流的社区合作。同年 12 月份， 在工商银行完成了商业化的落地，树立了业界新标杆。
MOSN 除了在蚂蚁内部全面铺开，以及商业化的落地实践，还有逐渐完善的社区。MOSN 社区目前有 11 个 Committer，其中超过 70% 是非蚂蚁的 Committer，有 100 多位的 Contributor，经过了 28 个小版本的迭代。MOSN 还有很多开源的用户，他们将 MOSN 在自己公司落地，也对 MOSN 有很多的贡献。
社区除了在 MOSN 项目的贡献之外，还有对其他项目/社区的贡献，包括Holmes、BabaSSL、Proxy-Wasm 等项目，以及跟其他生态项目的对接。
总体来说，MOSN 现在足够成熟稳定，有商业化的落地，有社区、有周边、有生态，所以我们选择这个时间点发布 MOSN 1.0 版本。
1.0 的核心能力以及扩展生态
MOSN 1.0 版本标志性的成果是已经集成了 Istio 的 1.10 版本。
MOSN 作为网络代理的软件，在核心转发方面已经支持了 TCP、UDP、透明劫持的模式。MOSN 所处在东西向网关场景下，有很多内部的、私有的非标协议，MOSN 除了支持 HTTP 标准协议以外，还有很重要的 XProtocol 框架，可以非常简单、方便支持私有的非标协议，内置的 Bolt、 Dubbo 协议，也是通过 XProtocol 框架来实现的。我们还支持了多协议的自动识别，也是在东西向流量网关里面比较核心的、比较特别的能力支持。
后端管理和负载均衡是在网络代理情况下，比较基本的常规能力。MOSN 也支持了连接池、主动健康检查、各种各样的负载均衡的策略。
在核心路由上，MOSN 支持基于 Domain 的 VirtualHost，引入了一个非常强大的变量支持，通过变量做复杂的路由规则，也支持了 Metadata 的分组路由。还有路由级别的超时、重试的配置，以及请求头、响应头的处理。
简单来说，作为一个网络代理的平台，通用的核心能力 MOSN 都已经完全具备了。
同时在网络代理的场景，通常需要做很多扩展，MOSN 的扩展生态做到了什么样的程度了呢？
RPC 协议： 有 Dubbo 和 SOFABolt 的支持，同时基于 BabaSSL 做了国密的支持；
控制面： MOSN 已经做了 Istio 的支持；
注册中心： SOFARegistry；
可观测性：Skywalking 以及 Holmes 针对 Go 运行时期间，资源使用异常的自动分析和诊断。
在网关场景里，有很多的逻辑是需要做定制的。除了常规的用 Go 写一些 filter 扩展之外，还支持 Go Plugin 这种轻量级的模式，也支持 Proxy-Wasm 标准的 Wasm 扩展运行在 MOSN 中，服务治理方面也对接了 Sentinel。
Istio 1.10
MOSN 会通过标准的 xDS 协议和 Istio 通讯，这是一个非常标准的使用方式，同时我们也在积极的参与标准的建设。
我们在标准的制定过程中，积极提案参与讨论，比如说限流的和路由的 proto，也正是我们和 Istio 有非常多的合作，才能够获得 Istio 官方的推荐。
MOSN 起源于 ServiceMesh 东西向流量的场景，我们经过了四年的努力，选择在今天这个时间点发布 MOSN 1.0 版本，作为一个成熟稳定、有商业化落地、有社区、有生态的一个版本呈现出来，我们欢迎更多的人来使用 MOSN，也欢迎大家一起来共建和成长。
二、MoE 新架构
做这个的愿景初衷是什么？
这样做的优势是什么？
MoE 新架构的探索有什么新的进展？
首先 Enovy 和 MOSN 是作为目前市面上的两个数据面，它们都各有特点， Enovy 是 C++写的，处理性能会比较高。MOSN 的研发性和效能高，有很好的生态。
MoE 就是 MOSN 加 Enovy。我们希望能够做把两者的优势给融合起来，相互融合，各取所长，把高性能和高研发效能结合到一起，支持我们做大做强，走得更远。
MoE 架构在 Enovy 的角度来看，MOSN 作为 Enovy 的一个插件扩展，在所有的 Enovy 的扩展方式里面，做一个横向的对比。
1.首先第一个是 Lua
嵌入式的脚本语言有比较强的优势，它操作简单。但是作为相对小众的语言，劣势也很明显——生态不好。我们目的是为了提高研发效能， Lua 无法让我们达到目标。
2.WASM 是比较诱人的方案
WASM 在发展初期，有很多东西还只是停留在愿景上。很多的语言支持不友好，以及 runtime 性能不够好，这都是很现实的痛点。
3.外部跨进程通讯
外部跨进程通讯性能比较差，跟 CGo 比，相差将近一个数量级。其次管理很多其他外部进程比较复杂，如果有不同的语言，就需要有不同的进程，管理成本比较大。
相比， MoE 有两方面优势：
- MOSN 现有很多的服务治理的能力，可以最大化复用起来；
- Go 语言的生态，在未来的演进的路上需要写更多的扩展，可以沿用 Go 高效的研发效能。
回过头来看整个架构，站在 MOSN 这个角度上来说，Envoy 是作为 MOSN 的网络运行库的角色。请求会先经过网络运行库 （Envoy） ，然后再通过 CGo 这个桥梁，把请求信息交给 MOSN，MOSN 完成请求逻辑之后，再去把响应交回给网络层。
目前的 MoE 的架构在蚂蚁内部已经完成了落地，也拿到了我们预期的收益。
CGo 作为了 MOSN 和 Envoy 之间很重要桥梁，其性能很大程度决定了 MoE 的整体的性能表现。在 CGo 的具体实现里，包括了从 C 到 Go，以及 Go 到 C 这两个调用方向，两个调用方向有一些实现上的区别。具体到 MoE 架构，主要是从 Envoy 到 MOSN，也就是从 C 到 Go 这个方向。
目前已经完成了一个数量级的优化提升——从 1600 纳秒到 140 纳秒。 （通过本地最简单的测试，基本上只是覆盖到 CGo 本身的开销，不考虑掉到 Go 里面有很复杂的逻辑。 ）
140 纳秒是个什么概念？
就差不多跟 Go 调 C 是一个量级，也就是目前官方的实现。 （我们目前的优化也提给了 Go 的官方，通过了几轮的 review，还在等其他官方成员的 review。）
因为 Go 是跨平台的，目前的实现还只支持 x86/64 体系，需要给不同的体系结构加对应的实现。
在 CGo 方面，还分析出了很多的优化空间。比如，搞一个 extra P 机制，对应于 extra M 的机制，解决高负载场景对 P 资源的争用。
另外一个就是寄存器传参，现在 C 和 Go 之间传参，把参数是放到一个结构体里，如果可以改用寄存器传参应该可以获得更好的性能。
目前已支持将 MOSN 部分 filter 运行在 Envoy 中，开源仓库可以找到这一部分，欢迎大家来试用。
https://github.com/mosn/mosn/blob/master/pkg/networkextention/README-cn.md
MoE 开源计划
把抽象的 API 提供给 Enovy 官方，再基于标准 API 实现 Go 的扩展，（大概会是在 8 月份完成）。下半年完成 MoE 的整体开源，也欢迎大家持续的关注。
2022 年 Roadmap
今年除了在东西向的持续演进迭代之外，还会做南北向的网关。
我们会结合 Istio 提供一个开源的产品，这是一个长远的规划，也是我们认为云原生的网关未来可能会演进的方向。
2022 年的 Roadmap 中，除了这种核心能力，比如说我们会做模块化结构， 优雅退出 （这些已经在 1.0 版本里实现了） 。还有各种微服务的生态，也会对接更多的注册中心这种配置中心、云原生、集成 Istio1.10。还特别增加了稳定性建设，随着 MOSN 的用户越来越多，大家对稳定性能力的呼声也越来越高。
我们把蚂蚁内部落地的 Holmes 集成到了开源的 MOSN 里，对于运行时的资源异常，可以捕捉异常现场来分析。关于 Holmes，我们之前有过一个分享，感兴趣的可以去阅读。
https://mosn.io/blog/posts/mosn-holmes-design/
南北向网关接入
除了 Roadmap 中各种能力上的发展计划，有一个很重要的演进方向是南北向网关接入。MOSN 在 1.0 版本之后会升级到 MoE 的架构，南北向的接入网关是一个更大流量的场景，也将会用新架构的 MOSN 来支持。
由于历史原因，MOSN 有非常多的网关形态，比如内部的 Spanner 和 MobileGW。并且每个网关形态，网关数据面都是不同的实现。
我们的演进方向是，数据面统一用 MOSN 来做底层支持，控制面走标准的 xDS 协议，跟 Istio 对接。这样的话，无论是东西向还是南北向都能够用云原生的方式，以标准的方式去做对接。
基于传统的南北向网关架构，我们去做云原生的演进可能是一个艰难难的路子，我们更希望用 MOSN，用 MoE 新架构，这种更云原生的架构来演进。
为什么要去做 MoE 架构的探索？
MOSN 不局限于东西向流量，而放眼于统一的网络转发。以及在云原生的时代，多云已经是非常现实的需求了，这促使所有的网络要以标准的方式去对接。这是发力南北向接入网关的重要原因，我们希望把所有的网络转发都统一起来，去支持更多的应用场景。
当然，南北向网关也会面临很多的挑战，作为一个集中式的网关，它的配置规则也很多，稳定性和性能要求也会更高。包括我们选择的 Istio，也会面临一个规模挑战，以及怎么面对从老的数据面迁移过来的成本。
面对新的挑战，进行了 CGo 的优化保证性能，还有 TLS 协议能力的增强，目前 Envoy 在 TLS 协议的能力，还是比较适用于东西向网关。为了是适应于南北向网关，我们会去做一些增强，比如动态的证书签发，还有单域名多证书的支持。以及稳定性方面，基于 Enovy 的多线程模型，进程 crash 会比多进程的方案有更大的影响，我们首先会提升 crash 后的恢复速度。
我们的长远目标是希望跟社区共建，提供开源的完整产品，大家基于开源的方式协作，把产品做大做强。
MOSN 目前作为数据面的呈现，产品能够包含一整套解决方案，我们的第一目标是达到开箱即用的效果。
另外一个是双模支持，首先是 MOSN 会支持标准的 xDS，这是比较有潜力的演进方向。其次，在落地的过程中，MOSN 不会只保留 xDS 这一条路。MOSN 还是会去支持所有的注册中心、配置中心。这样在业务落地的过程中，两边可以同时运行。基于原有的高性能的研发效能，保持方便的定制开发能力。
最终，希望 MOSN 成为统一的网络转发平台，支持东西向、南北向的流量，以及在多云场景下的支持。
当数据面网络能够做到统一，MOSN 会在开源、商业化朝着这个方向持续的探索集中力量去做更长远的事情，也希望更多朋友能够参与进来，一起来共建。
欢迎大家使用 MOSN，共同成长
MOSN 官网：https://mosn.io/
MOSN GitHub 地址：https://github.com/mosn
