内容简介:说明,本文档基于SOFAMosn 是一款采用 GoLang 开发的 Service Mesh 数据平面代理,由蚂蚁金服系统部网络团队、蚂蚁金服中间件团队、UC 大文娱团队共同开发,功能和定位类似 Envoy,旨在提供分布式,模块化,可观察,智能化的代理能力;她通过模块化,分层解耦的设计,提供了可编程,事件机制,扩展性,高吞吐量的能力。——摘自《 SOFAMosn 的诞生和特性》
说明,本文档基于 SOFAMosn 0.4.0 版本编写
前言
SOFAMosn 是一款采用 GoLang 开发的 Service Mesh 数据平面代理,由蚂蚁金服系统部网络团队、蚂蚁金服中间件团队、UC 大文娱团队共同开发,功能和定位类似 Envoy,旨在提供分布式,模块化,可观察,智能化的代理能力;她通过模块化,分层解耦的设计,提供了可编程,事件机制,扩展性,高吞吐量的能力。
——摘自《 SOFAMosn 的诞生和特性》
概述
总体上看,连接迁移的流程如下图:
- MOSN 通过 forkexec 生成 New MOSN
- MOSN 通过 domain socket 把 TCP fd 和请求数据发送给 New MOSN
- New MOSN 转发请求到后端(PUB2)
- 后端 回复响应到 New MOSN
- New MOSN 通过 MOSN 传递来的 TCP fd,回复响应到 client
此后:
- mosn 退出 readloop,不再接受该 TCP 连接上的数据
- New mosn 开始 readloop,接受该 TCP 连接上的数据
——摘自《 SOFAMosn Introduction 》
具体实现
触发
在 MOSN 启动的时候,会加载包
github.com/alipay/sofa-mosn/pkg/server
在这个包加载的时候,该里面的 serverkeeper.go 这个文件中的 init() 函数被执行。这个函数会起一个协程在捕获 HUP 信号。
当 Mosn 接收到来自系统的 HUP 信号时,MOSN 首先会调用 stopStoppable 函数先让 Admin Server 中的所有 Listener 都关闭 。然后调用 reconfigure 函数来进行配置重新加载。
迁移过程
旧进程的退出
触发了 reconfigure 函数后,首先 MOSN 会设置两个环境变量
_MOSN_GRACEFUL_RESTART=true _MOSN_INHERITFD_FD=<number>
- _MOSN_GRACEFUL_RESTART 对应的包 github.com/alipay/sofa-mosn/pkg/types 中的 GracefulRestart 常量,用于告诉新启动的 MOSN(下简称 New MOSN) 这个是一个优雅重启。
- _MOSN_INHERITFD_FD 对应包 github.com/alipay/sofa-mosn/pkg/types 中的 InheritFd 常量,里面存储的是 ListenerFD 的数量(ListenerFD 就是每个 Listener 调用 listen() 返回的 fd)。
准备好环境变量后,就调用 syscall 包的 ForkExec 按照当前 MOSN 的启动参数进行启动,并将环境变量和标准输入输出错误和 ListenerFD 都和 New MOSN 共享。然后,MOSN 会等 3 秒,让 New MOSN 启动起来。认为 New MOSN 启动完成后,它就会调用 StopAccept() 让所有的 Listener 停止 Accept 新的请求(已经 Accept 的请求不会结束,socket 的监听也不会断),然后调用 WaitConnectionsDone 函数根据 GracefulTimeout(默认是 30秒) 设置的优雅重启的超时时间让所有的连接都完毕。接着 MOSN 就进行 Metrics 的迁移,完成后就会退出进程。
在 WaitConnectionsDone 中,MOSN 设置了一个时间长度为 2 个 GracefulTimeout + 10秒 的时间的定时器。然后首先会 sleep 一个 GracefulTimeout 的时间,等待所有的连接主动关闭。然后关闭所有 server 中 connHandler 的 listeners 成员的 stopChan. 然后再 sleep 一个 GracefulTimeout + 10秒的时间,等待所有连接的迁移。时间过了之后,函数就会返回。此后,上层会调用 TransferMetrics 进行 Metrics 的调用 Exit 进行进程退出。
新进程的启动
继承 Listener 的获取
在 New MOSN 启动的过程中,首先会调用 getInheritListeners。这个函数会从读取 Old MOSN 设置的环境变量 _MOSN_GRACEFUL_RESTART,如果为 true, 说明这是一个优雅重启,就会读取环境变量 _MOSN_INHERITFD_FD。由于 Listener 是最先使用 fd 的,所以 fd 总是从3 开始,那么所有 Listener fd 就是: 3, 4, ... , 3 + _MOSN_INHERITFD_FD。然后利用这些 fd 将 Old MOSN 的 Listener 恢复出来。从而获取到继承过来的 Listener。获取完之后,会对获取的 Listener 和配置文件进行比对,判断其合法性。如果不合法的,或者不能新的配置里面没有以致继承过来的 Listener 不需要复用,就会将其关闭。
完成了所有的初始化之后,就会启动两个 Unix Sock 的Server, 分别用与进行连接的迁移和 metrics 的迁移。用于连接迁移的 Unix Sock Server 会在 2 个 GracefulTimeout + 10 秒后自动关闭。
迁移过程中,New MOSN 对每一个 Unix Sock 请求都会分配一个协程去处理。
连接的迁移
当一个请求进来的时候,如果请求使用的协议不是 HTTP1 且不使用系统提供的事件循环的时候,MOSN 会启动自己的 ConnIo, 调用 startReadLoop 和 startWriteLoop 来开启针对这个请求的的读写循环。
读写数据迁移的协议
在发送请求的过程中,首先会发送一个字节的数据, 这个字节代表了传输的是读数据迁移还是写数据迁移。0 代表是使用读数据迁移协议。1 代表是使用写数据协议。如果是 0, 还会将该连接的 fd 以 out-of-band 的方式也发送出去。
读数据迁移协议
首先是头部分:包括 8 个字节,前 4 个字节是 data 部分的长度,后 4 个字节是 TLS 部分的长度。body 部分:接下来 data length 个字节存储的是 readBuffer 数据。最后 TLS length 个字节存储的是 TLS 的数据。
写数据迁移协议
头部分也是 8 个字节, 前 4 个字节存储了 data 部分长度,后 4 个字节存储的是 connection ID。body 部分:接下来的 data length 自己存储的是 writeBuffer 数据。
读数据的迁移
Old MOSN 发送
在 startReadLoop 中,MOSN 会捕获之前提到的 stopChan 被关闭的事件。捕获到这个事件之后,MOSN 会让这个链接等待一个随机的时间,然后开启连接迁移的过程。
首先 MOSN 会往连接中的 transferChan 发一个 transferNotify(值为1) 消息,告诉这个连接对应的写循环:要开始迁移连接了。然后调用 transferRead 开始迁移读连接,并返回一个connection ID,最后将这个 ID 再次发送给 transferChan。
在函数 transferRead 中:
- 和 New MOSN 先前提到的负责连接迁移的 transferServer 建立 unix socket 连接。
- 获取该连接对应的 fd
- 调用 transferSendType 将传输数据使用的协议类型(读数据迁移协议还是写数据迁移协议)和连接的 fd 发送给 New MOSN。
- 调用 transferReadSendData 将 header 部分和 body 部分传输给 New MOSN。如果 TLS 握手还没结束,则 TLS length 为 0。
- 接收 New MOSN 处理完这些数据之后返回的 connection ID, 并返回
New MOSN 的接收
当 New MOSN 接受到来自 Old MOSN 的数据时:
- New MOSN 会调用 transferRecvType, 首先接受协议的类型(一个字节), 如果是读数据迁移的协议,还会去接受 oob(out-of-band)中的 fd,并利用个这个 fd 重建出一个连接,恢复监听。
- 调用 transferReadRecvData 获得本次请求中的 data 部分和 tls 部分的数据。
- 调用 transferNewConn, 首先根据重建出的连接,找到 NewMOSN 中对应的 Listener。如果这是一个 TLS 连接,还会利用 Old MOSN 传过来的 TLS 信息将连接重建成一个 TLS 连接。
- 然后该 Listener 从触发 Listener 的 OnAccept 事件开始,处理这个连接的请求。当 MOSN 用于封装连接的 connection 结构体建立完毕后,就标志着这个连接迁移完成,并将这个 connection 结构体存储在一个叫 transferMap 的数据结构中。
- 利用重建的 connection 的 id 生成一个本次迁移连接的 ID,回传给 Old MOSN。
写数据的迁移
Old MOSN 的发送
当写循环收到读循环从 transferChan 发过来的 transferNotify 消息时,会再读一次 transferChan, 获取到这一次连接传输的 ID,如果 ID 合法,则会开始监听两个 channel:
- internalStopChan: 从这个 channel 收到信号(这个 channel 被 close 了),认为这写数据迁移完成了,会直接退出。
- writeBufferChan: 这个 channel 传送过来的是需要写的数据,也就是需要传送的数据。收到后就会调用 transferWrite 开始迁移。当 writeLoop 要结束的时候,会 close 掉 internalStopChan 和 writeBufferChan。触发条件1。
在 transferWrite 中:
- 和 New MOSN 先前提到的负责连接迁移的 transferServer 建立 unix socket 连接。
- 调用 transferSendType 将传输数据使用的协议类型(读数据迁移协议还是写数据迁移协议,此处是写数据迁移协议)
- 调用 tranferWriteSendData 将 writeBuffer 里面的内容连同从 New MOSN 返回的连接传输 ID 一起发送给 New MOSN
New MOSN 的接收
当 New MOSN 接受到来自 Old MOSN 的数据时:
- New MOSN 会调用 transferRecvType, 接受协议的类型(一个字节),判断是写数据迁移协议,进入接受写数据迁移的数据流程。
- 从 unix sock 中读出要写的 buffer, 和连接传输的 ID
- 根据 ID 从 transferMap 中 取出对应的 connection 结构体。并让将传输过来的数据扔到 connection 结构体中的 writeBufferChan 中,进入新的 writeLoop。
至此,连接迁移的过成就完成了。
Metrics 的迁移
Old MOSN 退出前的最后一件事,就是把 Metrics 数据托付给 New MOSN。
协议
Metrics 的传输协议很简单,包括两部分 header 和 body
- Header 长度为 4 个字节 存放的是 body length
- Body 的长度为 body length 个字节。存放着要传输的数据,即 Metrics 数据。
Old MOSN 的发送
- 首先他会调 makesTransferData, 将所有的 Metrics 数据都统一收集起来。
- 和 New MOSN 先前提到的负责 Metrics 迁移的 transferServer 建立 unix socket 连接。
- 先后把 header 和 body 发送给 New MOSN
- 如果设置了等待 New MOSN 的响应,会在一个超市时间内等待 New MOSN 1 个字节的返回。
New MOSN 的接收
当 New MOSN 接受到来自 Old MOSN 的数据时,会调 serveConn 函数去处理每一个迁移请求:
- 读取数据中的协议头,并根据协议头读取出报文体。
- 将报文体的数据恢复成成 go-metrics 的数据,供 New MOSN 使用
至此,所有关于平滑重启的操作就完成了。
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持 码农网
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Neural Networks for Applied Sciences and Engineering
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