网络协议之容器和微服务的网络

it2024-12-05  16

容器网络

容器需要的封闭环境主要使用了两种技术,一种是看起来是隔离的技术,称为namespace,也即每个 namespace 中的应用看到的是不同的 IP 地址、用户空间、程号等。另一种是用起来是隔离的技术,称为cgroup,也即明明整台机器有很多的 CPU、内存,而一个应用只能用其中的一部分。

容器内部的客户端访问外部网络中的服务器

容器是一种比虚拟机更加轻量级的隔离方式,主要通过 namespace 和 cgroup 技术进行资源的隔离,namespace 用于负责看起来隔离,cgroup 用于负责用起来隔离。容器网络连接到物理网络的方式和虚拟机很像,通过桥接的方式实现一台物理机上的容器进行相互访问,如果要访问外网,最简单的方式还是通过 NAT。

Flannel

基于 NAT 的容器网络模型在微服务架构下有两个问题,一个是 IP 重叠,一个是端口冲突,需要通过 Overlay 网络的机制保持跨节点的连通性。Flannel 是跨节点容器网络方案之一,它提供的 Overlay 方案主要有两种方式,一种是 UDP 在用户态封装,一种是 VXLAN 在内核态封装,而 VXLAN 的性能更好一些。

RPC协议综述

微服务之间的相互调用 所有 RPC 框架,都是按照这个标准模式来的

当客户端的应用想发起一个远程调用时,它实际是通过本地调用本地调用方的 Stub。它负责将调用的接口、方法和参数,通过约定的协议规范进行编码,并通过本地的 RPCRuntime 进行传输,将调用网络包发送到服务器。服务器端的 RPCRuntime 收到请求后,交给提供方 Stub 进行解码,然后调用服务端的方法,服务端执行方法,返回结果,提供方 Stub 将返回结果编码后,发送给客户端,客户端的 RPCRuntime 收到结果,发给调用方 Stub 解码得到结果,返回给客户端。这里面分了三个层次,对于用户层和服务端,都像是本地调用一样,专注于业务逻辑的处理就可以了。对于 Stub 层,处理双方约定好的语法、语义、封装、解封装。对于 RPCRuntime,主要处理高性能的传输,以及网络的错误和异常。

NFS(Network File System)就是网络文件系统。要使 NFS 成功运行,要启动两个服务端,一个是 mountd,用来挂载文件路径;一个是 nfsd,用来读写文件。NFS 可以在本地 mount 一个远程的目录到本地的一个目录,从而本地的用户在这个目录里面写入、读出任何文件的时候,其实操作的是远程另一台机器上的文件。

在 RPC 的调用过程中,所有的数据类型都要封装成类似的格式。而且 RPC 的调用和结果返回,也有严格的格式。 XID 唯一标识一对请求和回复。请求为 0,回复为 1。RPC 有版本号,两端要匹配 RPC 协议的版本号。如果不匹配,就会返回 Deny,原因就是 RPC_MISMATCH。程序有编号。如果服务端找不到这个程序,就会返回 PROG_UNAVAIL。程序有版本号。如果程序的版本号不匹配,就会返回 PROG_MISMATCH。一个程序可以有多个方法,方法也有编号,如果找不到方法,就会返回 PROC_UNAVAIL。调用需要认证鉴权,如果不通过,则 Deny。最后是参数列表,如果参数无法解析,则返回 GABAGE_ARGS。

基于XML的SOAP协议

基于 XML 的最著名的通信协议就是SOAP了,全称简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol)。它使用 XML 编写简单的请求和回复消息,并用 HTTP 协议进行传输。

UDDI(Universal Description, Discovery, and Integration),也即统一描述、发现和集成协议。它其实是一个注册中心,服务提供方可以将上面的 WSDL 描述文件,发布到这个注册中心,注册完毕后,服务使用方可以查找到服务的描述,封装为本地的客户端进行调用。原来的二进制 RPC 有很多缺点,格式要求严格,修改过于复杂,不面向对象,于是产生了基于文本的调用方式——基于 XML 的 SOAP。SOAP 有三大要素:协议约定用 WSDL、传输协议用 HTTP、服务发现用 UDDL。

RESTful 可不仅仅是指 API,而是一种架构风格,全称 Representational State Transfer,表述性状态转移。主要面向资源,提供无状态服务,有利于横向扩展应对高并发。

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