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Dropbox Bandaid 微服务反向代理/Sevice Mesh 代理解析

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随着微服务架构以及的广泛普及，很多公司都会使用或者自行开发自己的API Gateway, 甚至在内部服务也会应用Service Mesh.

不久前，看到了一篇Dropbox公司介绍其内部服务代理Bandaid的文章: Meet Bandaid, the Dropbox service proxy. 不得不说设计细节一贯独角兽风格，非常有收获，对于改进我们自己设计的proxy 也有一定参考意义。这里做一个简单的读后笔记。英语好的同学可以直接阅读原文。（插一句，Dropbox不久前在美股上市了，在中美贸易战中为数不多逆势上涨的股票之一，玩美股的同学可以关注一下。再插一句：股市有风险，投资须谨慎。）

Bandaid 诞生的背景

Bandaid 是有公司内部的反向代理服务演变而来，使用Golang实现。反向代理有很多成熟的解决方案，之所以选择自行开发主要有以下几个原因：

  • 更好的与与内部的基础设施集成
  • 可以复用公司内部基础库（更好的与内部代码集成）
  • 减少对外部的依赖，团队可以灵活的按需开发
  • 更适合公司内某些特殊使用场景

上面的大部分因素根我们进行微服务组件开发时候的考量基本一致。这也是我们当初没有使用Go kit 这种工具套装进行架构微服务改造的顾虑，当然，那个时候还没有这些工具链。

Bandaid 的特性

  • 支持多种负载均衡策略 (round-robin, least N random choices, absolute least connection, pinning peer)
  • 支持 https to http
  • 上下游支持 http2
  • 路由改写
  • 缓存请求与响应
  • host级别的逻辑隔离
  • 配置热加载
  • 服务发现
  • 路由信息统计
  • 支持gRPC代理
  • 支持HTTP/gRPC健康检查
  • 流量支持按权重分配和金丝雀测试

丰富的负载均衡策略，以及对HTTP/2和gRPC的支持实例亮点。要知道，nginx 从 1.13.10才开始支持gRPC.

另一方面，从支持的特性看，如果要求不是特别多，直接用来作为Service Mesh也是相当不错的。而且由于是使用Go开发，对于本来就在使用Go作为技术栈的团队来说，无论是使用还是二次开发，门槛和学习成本都是很低的。

Bandaid 设计解析

整体架构

请求队列设计

接收的请求按照LIFO 后入先出的方式进行处理。这个设计有点反直觉，但却是合理的：

  • 绝大部分情况下，队列应该是空或者接近空的状态。因此LIFO的策略并不会恶化队列最大等待时间。
  • 根据业务类型，可以配置队列的优先级和长度。可以非常方便的实现服务限流、服务降级和熔断器。
  • Bandaid 采用总是接收TCP连接，并将连接交由用户态管理的策略。结合LIFO有一个很大的好处：
    • 与内核态管理连接比较，如果客户端发送请求后意外关闭了TCP连接，Bandaid 是无法马上获取到该错误的，需要等到读取完该请求，然后处理请求后开始写response时才会触发错误，发现这个连接其实已经关闭。因此，处理这类请求是在无谓的消耗服务器资源。而采用LIFO和用户态管理连接的话，Bandaid 可以根据配置的超时策略，一定程度上drop掉这类请求，减少处理这种「dead request」的数量。

Worker 设计

Worker采取固定大小的工作池设计，一方面可以精确的控制并发数量，另一方面，也避免频繁创建worker的开销。不过文中也承认，池的大小在设置的时候需要结合业务考虑清楚，否则可能不能充分利用服务器资源，错误的触发服务降级。

worker在处理队列中的请求时，支持按照优先和权重处理。因此，可以非常容易的实现金丝雀发布和逻辑上的upstream隔离。

负载均衡策略

  • RR, 均匀撒胡椒面。优点是足够简单，缺点是没有考虑不同后端服务实例的数量和接口处理时长差异，会导致大量Bandaid 服务资源被极少数的慢服务和接口消耗掉。
  • least N random choices: 先随机选择N个候选upstream host, 然后选择连接数最少的host (认为是当前负载最低的)作为最终目标host.

这种方式在在大部分时候可以工作得很好，但对于那种快速失败的小服务会失效。因为这种服务有很大概率被选中，但是并不意味着其当前负载较低。缓解该策略的方式是absolute least connection.

  • absolute least connection: 从全局host中选择连接数最少的host作为目标host.

  • pinning peer: 将worker与host绑定。这种方式可以避免慢服务过量消耗Bandaid资源的问题，但是请求调度不够灵活。

总结

从 Bandaid 的设计看，无论是作为 reverse proxy 还是 service mesh 都有不错的潜力。不过 Dropbox 团队当前还没有公开Bandaid性能测试数据，代码也还没有开源。因此，猴急的同学可能还需要等一段时间。