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2021年了，看看網(wǎng)絡系統(tǒng)的流行架構，包括WAF，安全網(wǎng)關，負載均衡等。
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系統(tǒng)的質量屬性要滿足客戶需求，所以架構的第一出發(fā)點也是需求。
有偏好的需求構成場景，架構的取舍就是基于應用場景的偏好。
網(wǎng)絡系統(tǒng)在管道的位置，大致分為兩類：
傻快型
內容無感知，以交換和路由為主。如各種交換機，路由器等設備，主要靠硬件。
純軟件實現(xiàn)上的需求主要是犧牲一些硬件的高性能，換取管理和維護的方便和統(tǒng)一，如SDN，NFV。
目前為了融合硬件與軟件，一般都采用x86的架構配合高速可編程的NIC和轉發(fā)芯片(如支持P4)。
以獲得性能與管理的雙重優(yōu)勢。
但本質還是矛盾，硬件的特殊化就會帶來管理的特殊化，具體問題需要具體討論解決，不展開。
智慧型
內容感知，以業(yè)務驅動的負載均衡和網(wǎng)關系統(tǒng)為主。如負載均衡，API網(wǎng)關等，主要靠軟件。
今天重點說一下2021年軟件上的流行架構。
因為兩種類型沒有明顯分界，但內容感知程度是有的，業(yè)務驅動的網(wǎng)絡系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)需求很大。
所以網(wǎng)絡基礎架構軟件化不僅僅是管理統(tǒng)一的問題，還有具體業(yè)務的問題很難在通用設備上完美解決。
軟件實現(xiàn)雖然性能不行，但其靈活性和對硬件的解偶帶來的收益是大于性能收益的，其橫向擴展能力也彌補了全局性能。收益主要體現(xiàn)在迭代迅速(需求滿足的速度)，硬件統(tǒng)一，部署靈活，運維簡單。所以暫時將引入硬件解決單點性能問題作為第二考慮的因素。
我們一層一層來說。
eBPF - Passthrough
2021年eBPF打底應該沒有爭議吧，對比以eBPF實現(xiàn)的XDP與DPDK，結合我們剛說過的問題。DPDK還是有Intel，DPDK網(wǎng)卡的硬件約束。而eBPF系統(tǒng)約束更小，Kernel > 4.8即可。雖然性能稍微弱一些，但可以在純Linux運行，可以靈活在用戶態(tài)和內核態(tài)對接，需求迭代速度也遠高與DPDK。所以軟件上做傻快型可以選DPDK，但智慧型XDP更適合。
以此為基礎的項目有k8s網(wǎng)絡組件Cilium，F(xiàn)acebook的業(yè)務負載均衡Katran。
Cilium - Network
迭代和硬件說完了，我們看下部署，部署上：盒子，私有系統(tǒng)，各種云。對應也就是Metal，VM，容器等。因為有了eBPF的約束，沒有操作系統(tǒng)的Rare Metal就不在討論范圍內，它更適合傻快的方案。
各種部署下都能運行的網(wǎng)絡就是用戶態(tài)網(wǎng)絡。XDP只要是內核滿足的Linux，Cilium已經(jīng)證明了和容器結合，DPDK更費勁。所以還是eBPF更有優(yōu)勢。以此為基礎的軟件系統(tǒng)，可以安裝在任意Linux，VM，Docker上，實現(xiàn)各種環(huán)境的架構統(tǒng)一。
未來網(wǎng)絡層應該還會有其他XDP的用戶協(xié)議棧方案，如果不需要路由交換的網(wǎng)絡功能，可直接與應用結合，如Katran。
Envoy - Gateway
Cilium解決網(wǎng)絡的問題，路由交換，簡單策略。但業(yè)務感知還需要靈活的網(wǎng)關，關于網(wǎng)關的選擇我之前也研究過。
https://donge.org/posts/envoy-vs-traefik/
這里網(wǎng)絡如果選擇了Cilium(主要是容器場景)，那么結合最好的還是Envoy，Evony在四層進行業(yè)務感知，進行業(yè)務層面的路由和網(wǎng)關，有強大的策略配置驅動和插件機制，也是快速迭代的優(yōu)選。
這里雖然拿了一個K8S中CNI的圖，但Cilium也可以僅作為有網(wǎng)絡路由功能的用戶態(tài)協(xié)議棧使用，也可以省略。
Golang - Plugins
采用通用網(wǎng)關驅動特定業(yè)務，插件或二次開發(fā)是繞不過的，平衡性能與迭代速度，Golang比C++，Lua，JavaScript，Rust都稍微占一些優(yōu)勢。因為開發(fā)效率和不俗的性能。Envoy是C++，有開發(fā)門檻，但插件系統(tǒng)較為完善，Cilium是Golang。
WASM插件也是強有力的方案，只是今年來看還優(yōu)點早，得不償失。而且和Golang也不沖突，Envoy同時也支持WASM和LUA。
但只要不是天天變化的邏輯，Golang中庸的綜合實例還是略勝一點。
未來Rust with WASM很有想象力。
全家福
為什么叫2021流行架構，因為過幾年也許還有更好的選擇，就如同XDP對比DPDK的優(yōu)勢，順應了一些DPDK出生時沒有的潮流，比如容器化。
最后祭出這張原創(chuàng)全家福，歡迎抄襲。
以此為基礎，可以快速滿足大部分的網(wǎng)絡系統(tǒng)，包括業(yè)務路由(負載均衡)，WAF，API網(wǎng)關，單點認證，日志，QoS，跟蹤系統(tǒng)等。并可部署與單機，私有化，混合云環(huán)境等無硬件依賴環(huán)境。
性能雖然在第二梯隊，但XDP，Golang這樣的選擇也是第二梯隊的王者。而網(wǎng)絡性能的熱點更可能會在IO，并發(fā)(鎖)，加解密/壓縮反壓縮(計算)，而他們的解決方案從來不是哪種語言，有機會再探討。
P.S. K3S是輕量級K8S，適用于小系統(tǒng)部署。
參考文檔：
- http://arthurchiao.art/blog/transparent-chaos-testing-with-envoy-cilium-ebpf-zh/
- https://gitlab.com/gitlab-org/gitlab/-/issues/205129
- https://github.com/zoidbergwill/awesome-ebpf
本文名稱：淺談2021年網(wǎng)絡系統(tǒng)流行架構
文章地址：http://www.dlmjj.cn/article/codiehj.html
