2021年了，看看網絡系統的流行架構，包括WAF，安全網關，負載均衡等。

系統的質量屬性要滿足客戶需求，所以架構的第一出發點也是需求。

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。

網絡系統在管道的位置，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和轉發芯片(如支持P4)。

以獲得性能與管理的雙重優勢。

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，以業務驅動的負載均衡和網關系統為主。如負載均衡，API網關等，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，業務驅動的網絡系統在互聯網行業需求很大。

所以網絡基礎架構軟件化不僅僅是管理統一的問題，還有具體業務的問題很難在通用設備上完美解決。

軟件實現雖然性能不行，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。收益主要體現在迭代迅速(需求滿足的速度)，硬件統一，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實現的XDP與DPDK，結合我們剛說過的問題。DPDK還是有Intel，DPDK網卡的硬件約束。而eBPF系統約束更小，Kernel > 4.8即可。雖然性能稍微弱一些，但可以在純Linux運行，可以靈活在用戶態和內核態對接，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網絡組件Cilium，Facebook的業務負載均衡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，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絡就是用戶態網絡。XDP只要是內核滿足的Linux，Cilium已經證明了和容器結合，DPDK更費勁。所以還是eBPF更有優勢。以此為基礎的軟件系統，可以安裝在任意Linux，VM，Docker上，實現各種環境的架構統一。

未來網絡層應該還會有其他XDP的用戶協議棧方案，如果不需要路由交換的網絡功能，可直接與應用結合，如Katran。

Envoy - Gateway

Cilium解決網絡的問題，路由交換，簡單策略。但業務感知還需要靈活的網關，關于網關的選擇我之前也研究過。

https://donge.org/posts/envoy-vs-traefik/

這里網絡如果選擇了Cilium(主要是容器場景)，那么結合最好的還是Envoy，Evony在四層進行業務感知，進行業務層面的路由和網關，有強大的策略配置驅動和插件機制，也是快速迭代的優選。

這里雖然拿了一個K8S中CNI的圖，但Cilium也可以僅作為有網絡路由功能的用戶態協議棧使用，也可以省略。

Golang - Plugins

采用通用網關驅動特定業務，插件或二次開發是繞不過的，平衡性能與迭代速度，Golang比C++，Lua，JavaScript，Rust都稍微占一些優勢。因為開發效率和不俗的性能。Envoy是C++，有開發門檻，但插件系統較為完善，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。

最后祭出這張原創全家福，歡迎抄襲。

以此為基礎，可以快速滿足大部分的網絡系統，包括業務路由(負載均衡)，WAF，API網關，單點認證，日志，QoS，跟蹤系統等。并可部署與單機，私有化，混合云環境等無硬件依賴環境。

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。而網絡性能的熱點更可能會在IO，并發(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