1. ebpf概述 1.1 ebpf发展历史 BPF，及伯克利包过滤器Berkeley Packet Filter，最初构想提出于 1992 年，其目的是为了提供一种过滤包的方法，并且要避免从内核空间到用户空间的无用的数据包复制行为...它最初是由从用户空间注入到内核的一个简单的字节码构成，它在那个位置利用一个校验器进行检查 —— 以避免内核崩溃或者安全问题 —— 并附着到一个套接字上，接着在每个接收到的包上运行。...2.1 eBPF内核验证程序 允许用户空间代码在内核中运行存在固有的安全性和稳定性风险。因此，在加载每个eBPF程序之前，会对它们进行大量检查。...第一个测试确保eBPF程序终止，并且不包含任何可能导致内核锁定的循环。这是通过对程序的控制流程图（CFG）进行深度优先搜索来检查的。严格禁止无法到达的指令；包含无法访问的指令的任何程序都将无法加载。...，并允许使用BPF辅助函数进行套接字重定向 可以使用bpf_map_lookup_elem（）和 bpf_map_update_elem（）函数从eBPF或用户空间程序访问所有Map. 2.5 如何用C
例如，内核旁路通过在用户空间中移动多个操作来实现这个目标，还有就是为某些类别的应用程序重构底层操作系统....随着时间的推移，即使是像Linux这样的宏内核，也已经开始允许用户空间的应用程序自定义内核行为。开发人员可以使用eBPF为跟踪、安全甚至性能目的定制内核。...除了eBPF，Linux的开发人员也在使用io_uring，一个在用户空间和内核之间的共享内存环缓冲区，以加快异步IO操作。此外，如今的应用程序可以完全在用户空间中处理按需分页。...例如，在加入等待队列之前是否要旋转可以是一个API，这样用户就可以做出决定。...此外，eBPF公开了链接多个eBPF程序的功能，用户可以使用这些程序来编写策略。最后，我们还依赖于现场调度的数据结构，用于修改锁定原语所使用的数据结构。
过滤(Filter): 根据外界输入的规则过滤报文； 复制(Copy)：将符合条件的报文由内核空间复制到用户空间； 缺点（落后）：虚拟机指令集架构（ISA）相对落后，BPF提供的一小部分RISC指令无法在现有处理器上使用...如果预定义的挂钩不存在特定需求，则可以创建内核探测 （kprobe） 或用户探测（uprobe） 来在内核或用户应用程序中的几乎任何位置附加 eBPF 程序。...甚至可以通过使用Userland静态定义的Tracepoint来使用eBPF调试用户空间程序。 eBPF的强大功能来自两个优点：快速且安全。要完全理解它，您需要了解它是如何工作的。...ebpf内核验证程序 允许用户空间代码在内核中运行存在固有的安全性和稳定性风险。因此，在加载每个eBPF程序之前，会对它们进行大量检查。 1、保证ebpf能正常结束，不会因为任何循环导致内核锁定。...eBPF map 用于在内核或内核和空间用户传递数据 eBPF实现：BCC（bpf compiler collection） BCC & libbpf C编写 libbpf clang前端编译—>
本文将会用通俗易懂地语言给大家解释 eBPF 为什么这么受欢迎。...这个过程每分钟要重复数百次（甚至更多）。 传统的监控程序都运行在用户空间，内核生成的所有原始数据都必须从内核空间复制到用户空间，这种数据复制和过滤的操作会对 CPU 造成极大的负担。...这就是为什么 ptrace 很“慢”，而 bpftrace[6] 很”快“。 eBPF 无需将数据从内核空间复制到用户空间，你可以直接在内核空间运行监控程序来聚合可观测性数据，并将其发送到用户空间。...eBPF 映射（eBPF Map） eBPF 还有一个黑科技，它会使用 eBPF 映射（eBPF Map）来允许用户空间和内核空间之间进行双向数据交换。...对于可观测性这种应用场景，eBPF 程序会直接在内核空间进行计算，并将结果写入用户空间应用程序可以读取/写入的 eBPF 映射中。 现在你应该理解为什么 eBPF 这么高效了吧？
内核是操作系统的核心部分，分为用户空间和内核。我们通常编写在用户空间中运行的应用程序。...用户空间应用程序必须在想要做任何这些事情时向内核发出请求。内核还负责诸如调度这些不同的应用程序之类的事情，以确保多个进程可以同时运行。 通常，我们只能编写在用户空间中运行的应用程序。...无论我们运行多少用户空间应用程序，无论我们运行多少容器，它们都在每台主机共享一个内核。如果它们在POD中，无论POD有多少，仍然只有一个内核。...它必须在 pod 内，因为这是一个用户空间应用程序可以了解该 pod 中发生的其他事情的方式。它必须与该 pod 共享命名空间。我们必须将那个边车注入到每个 pod 中。...我希望这能说明为什么 eBPF 如此重要，它对于软件的弹性部署如此具有革命性，尤其是在云原生空间中，但不一定限于此。
当然，现实情况要微妙得多，所以我们似乎有必要仔细了解一下 eBPF 能做什么和不能做什么——技术毕竟只是工具，我们应该为手头要处理的任务选择合适的工具。...例如，在 Linux 中，操作系统为自己创建一个内存空间（内核空间），并为每个用户程序创建一个单独的空间（总的来说就是用户空间，尽管每个程序都有自己的空间）。...而这就是 eBPF 可以发挥作用的地方：不为每一个网络包（或跟踪点或其他什么）执行系统调用，而是直接将一些用户代码放到内核中！然后，内核就可以全速运行，只有在真正需要的时候才将数据分发到用户空间。...当然，我们可以做的是将 eBPF 与代理配对：将核心底层功能放在 eBPF 中，然后将其与用户空间代码配对，以此来管理复杂性。...在任何时候，当我们选择进行更复杂的操作时，我们都应该问问为什么要这么做，以及谁会受益。 总之，这种代理上的变化很可能涉及大量的工作【9】，为此我们非常关注这些工作所能带来的价值。
Cilium利用eBPF(扩展伯克利包过滤器)进行内核级网络和安全，是2023年云原生空间中值得注意的重要进展之一。 Cilium利用eBPF提供高级网络和安全控制。...但是思科为什么真的要进行此次收购，它对应用开发者和DevOps专业人员意味着什么呢？...这一切听起来都很棒，那么我们为什么需要Cilium和eBPF呢？ SDN和带有eBPF的Cilium 网络中SDN和eBPF的详细集成 SDN通过可编程接口在第1、2和3层提供对网络配置和管理的控制。...与传统的用户空间网络相比，这种内核级网络消耗更少的资源并且运行更快，主要是由于Linux内核和用户空间之间的通信减少，以及直接访问系统资源。...作为Kubernetes集群上每个节点的守护程序集部署的Cilium，强制执行用户定义的网络策略，并将这些定义转换为eBPF程序。
，可以更廉价地调用内核函数 拓展性 功能从包过滤拓展到更多（跟踪过滤、链路追踪、可观测） 2014年的daedfb22451d这次代码提交中，eBPF虚拟机直接暴露给了用户空间来调用（或者说运行用户空间代码...甚至可以使用eBPF通过「用户空间静态定义的跟踪点」来调试用户空间程序 5. eBPF如何保证安全性？...（内核验证器） 如果允许用户空间代码在内核中运行，eBPF如何保证安全性？...eBPF分为两个阶段的检查： 第一阶段：加载每个eBPF程序之前 禁止内核锁定：确保eBPF终止时不包含任何可能导致内核锁定的循环逻辑（就是不能有循环），通过程序控制流图CFG来实现 禁止不可达指令...eBPF 应用程序中。
这种模式允许代理容器与 pod 中的应用容器共享一个网络命名空间。网络命名空间是 Linux 内核的结构，它允许容器和 pod 拥有自己独立的网络堆栈，将容器化的应用程序相互隔离。...这使得应用之间互不相干，这就是为什么你可以让尽可能多的 pod 在 80 端口上运行一个 web 应用 —— 网络命名空间意味着它们各自拥有自己的 80 端口。...代理必须共享相同的网络命名空间，这样它就可以拦截和处理进出应用容器的流量。 引入 eBPF eBPF[11] 是一种内核技术，允许自定义程序在内核中运行。...这些程序在响应事件时运行，有成千上万个可能的事件，eBPF 程序可以被附加到这些事件上。这些事件包括轨迹点、进入或退出任何功能（在内核或用户空间）或对服务网格来说很重要的 —— 抵达的网络数据包。...在eBPF加速、无sidecar的服务网格模型中，网络数据包通过的路径要短得多 在服务网格的情况下，代理在传统网络中作为 sidecar 运行，数据包到达应用程序的路径相当曲折：入站数据包必须穿越主机
它们完全依赖于用户空间堆栈中可用的数据。 然而，使用 eBPF，一种不同的方法变得可行。eBPF 实际上可以通过监视堆栈跟踪直接对系统上运行的任何应用程序或进程执行性能分析。...它可以通过在内核空间中运行的特殊程序来做到这一点，这使得性能分析比依赖于在用户空间中执行的请求要快得多。...eBPF 分析的好处 我们在上面提到，您可以使用其他类型的监控和可观测性工具（例如，同样古老的 top 命令）来分析应用程序。那么，为什么您要使用 eBPF 进行分析呢？...答案是，使用 eBPF，您可以获得各种独特的好处。 改善性能分析 由于 eBPF 程序在内核空间中运行，因此它们可以比在用户空间中运行的监控应用程序更有效地从内核中收集有关资源利用率的数据。...（公平地说，一些 Linux 发行版默认安装了用户空间分析工具，但这与将分析功能直接内置到内核中不同。） eBPF 分析的挑战 总体而言，值得注意的是，eBPF 作为一种分析解决方案并非没有挑战。
命名空间（内核的那种，不是 Kubernetes 的命名空间）存在于各种抽象中，包括文件系统、用户管理、挂载设备、进程、网络等。...应用程序继续使用套接字，一切都被塞进 Linux 内核的网络命名空间。然而，这比它看起来要复杂得多，需要许多额外的步骤来透明地注入 sidecar 代理。...在这篇文章的后面，我们将研究这两点，因为我们将其与基于 eBPF 的模型进行比较。 用 eBPF 解锁内核服务网格 为什么我们以前没有在内核中创建一个服务网格？...eBPF 服务网格架构 有人可能想知道为什么 Linux 内核社区不直接解决这些需求。...测试计划允许 Cilium 维护者直接与用户接触，了解他们的需求。要注册，你可以直接填写 这个表格 [6]，或者你可以在 Cilium 社区的 公告 [7] 中阅读更多关于该计划的信息。
捕捉性能回归：进化的 eBPF 程序 介绍如何使用映射（maps）在 eBPF 程序和用户空间程序之间进行通信。...在这个系列中，我们学习了 eBPF 是什么，如何使用 eBPF 的工具，为什么 eBPF 的性能非常重要，以及如何使用连续基准测试来跟踪性能。...映射是持久的数据结构，可供 eBPF 和用户空间程序使用。 eBPF 有几种不同类型的映射：数组、哈希映射、栈、队列等等。它们是 eBPF 程序与用户空间之间可靠通信的唯一方式，反之亦然。...在我们的下一个 eBPF XDP 程序的迭代中，我们将使用映射来从 eBPF 程序传递信息回到用户空间程序。 在我们应用程序的下一个版本（Version 1）中，我们将实现一个“ Fizz 功能”。...下面的代码只在启用了 “user” 功能时由用户空间使用。 实现 Aya 所需的 trait ，将 SourceAddr 标记为适用于 eBPF 映射。
甚至可以使用eBPF通过「用户空间静态定义的跟踪点」来调试用户空间程序。 eBPF的强大之处在于它的两个优点:快速和安全。要完全欣赏它，你需要了解它是如何运作的。...可以使用命令创建和修改eBPF maps数据结构，这个数据结构一个通用键值对数据结构，用于在eBPF程序和内核或用户空间之间通信的。...程序或用户空间程序访问所有map对象。...举个例子，一个eBPF程序和使用libbpf库的用户程序的抽象的工作流程一般像如下这样的： 读取eBPF字节码到用户应用程序中的缓冲区，并将其传递给bpf_load_program()函数 eBPF程序...用户应用程序调用bpf_map_lookup_elem()函数来读取eBPF程序存储在内核中的值。 但是，上面提到的所有的样例代码都有一个主要缺点：您需要从内核源代码树中编译你的eBPF程序。
InfoWorld 与 Daniel Borkmann 进行了交谈——eBPF 的共同创造者，也是 Linux 内核当前的 eBPF 共同维护者——以了解更多关于该技术起源的信息，为什么 eBPF 已成为编程和定制...另一个限制是“绝不破坏用户空间”。也就是说，Linux 内核必须继续支持所有在云原生应用程序出现之前很久就开发的软件。不幸的是，这些“遗留包袱”将一些网络创新从内核移动到了用户空间。...应用程序开发者大多数都在用户空间内编写其应用程序，使用保护他们免受需对内核进行的系统调用的抽象。因此，当应用程序需要与硬件进行接口（写入屏幕、写入文件、发送网络数据包）时，它必须请求内核提供帮助。...用户空间无法直接执行此操作（出于多种原因，例如系统安全性）。内核提供用户空间应用程序和硬件之间的通用且泛用的接口，并协调同时运行的多个用户空间进程。...“它是你受信任的用户空间中内核的安全扩展。
为什么我们不能在 Go 中实现与 Java OpenTelemetry sdk 相同的"真正自动"过程？问题在于字节码操作。...eBPF 最重要的特性之一是通过分析堆栈和 CPU 寄存器来访问用户代码和变量的能力。这个特性使得能够开发强大而灵活的仪器化工具，用于监视和排查复杂的系统问题。...eBPF 的同样用途使得像 Falco（安全性）、Pixie（针对 Kubernetes 上应用程序的 APM）和 Cilium（网络监控）等项目成为可能。...举一个例子： eBPF 程序需要一种方法来标识用户空间中特定数据结构和变量的位置。...例如，要读取 google.golang.org/grpc.ClientConn 结构中的 target 字段的值（如 gRPC instrumentor 中所示），eBPF 程序需要确定该字段在结构定义中的偏移量
这是在不断变化的内核内部下开发可维护的BPF应用程序的唯一方法。...在BPF的可移植性和CO-RE一文中详细介绍了为什么会这样，以及为什么BCC是之前唯一的可行方式，此外还解释了为什么 libbpf 是目前比较好的选择。...除此之外，BCC使得用户在用户空间编写了大量样板代码，且需要手动配置最琐碎的部分。...Run Everywhere) 选择了一个不同的方式，其思想在于将BPF程序视为一个普通的用户空间的程序：仅需要将其编译成一些小的二进制，然后不用经过修改就可以部署到目的主机上。...此外，用户编写的是需要执行的内容，BPF应用程序的结构是一对一的，最终由内核验证并执行。
由于基于 eBPF 的内核级收集器中直接内置了智能内核过滤能力和聚合逻辑，因此 Tetragon 无需更改应用程序即可以非常低的开销实现深度的可观测性。...此外，Tetragon 使用高效的数据结构，如每个 CPU 的哈希表、环形缓冲区和 LRU 地图，以提供高效和快速的数据收集手段，并避免向用户空间 agent 发送大量的低信号事件。...而 Tetragon 利用 eBPF 将更多的优势进行结合，并消除了绝大多数的缺陷。 上述解决方案都是在应用程序和系统调用层面上执行，并且可观测性方案也各不相同。...它们都有一个用户空间代理，这个代理依赖于按定义收集的可观测性数据，然后对其作出反应，且无法对内核级别的事件进行观测。...Kuberenetes 的每个应用程序都可以明确声明一组特权、Capabilities 和跨特权的命名空间。
eBPF 于 2015 年推出，是 Linux 的一项功能，可以直接在 Linux 内核中运行程序，而不是在无法直接访问内核资源的“用户空间”中运行程序。...eBPF 架构原理 总体而言，eBPF 分为 User Space（用户空间）程序和 Kernel Space（内核）程序两部分： 1、User Space 程序负责加载 BPF 字节码至内核...然而，随着时间的推移，它成为使用户提供的代码实现更安全、更方便、性能更好的一种方式。...这就是为什么有许多新项目基于 eBPF 以及这种技术令人兴奋的原因之一。 eBPF 正在或已经在云原生生态体系中获得较为广泛的关注及青睐。...可能大家会问，如果 eBPF 是容器监控的绝佳解决方案，为什么不是每个人都在使用它？ “你怎么知道别人没有在用？”
Syscall 代码需要在内核空间和用户空间之间进行数据传递，而 eBPF 会把代码直接交给内核执行。...多租户的难处 eBPF 的局限源自于内核，为什么存在 syscall 这样的东西呢？为什么程序不可以直接访问网络、内存或者磁盘呢？ 内核所面对的是一个充满竞争的多租户世界。...最好的情况下，eBPF 能够分担其中一小部分工作，过于复杂的逻辑还是需要用户空间的程序来处理的。 eBPF vs 服务网格 eBPF 说完了，再来说说服务网格。...但是 eBPF 结合用户空间代码的方式就能更好的应对复杂问题—— eBPF 负责一些专门问题，用户控件的代理服务器负责其他任务。 节点级代理对比 Sidecar 所以 eBPF 服务网格还是需要代理。...就算是完成了——还是要面对爆炸半径和安全性方面的问题。 服务网格的未来 综上所述——不论有没有 eBPF，在可预见的未来里，服务网格会是构建在用户空间中运行的 Sidecar 代理之上的。
什么是 eBPF？ Linux 将其内存分为两个不同的区域：内核空间和用户空间。内核空间是操作系统核心所在的地方，它可以完全不受限制地访问所有硬件——内存、存储、CPU 等。...由于内核访问的特权性质，内核空间受到保护，只允许运行最受信任的代码，包括内核本身和各种设备驱动程序。 用户空间是任何非内核进程运行的地方，例如常规应用程序。...用户空间代码对硬件的访问受到限制，并且依赖于在内核空间中运行的代码来进行特权操作，例如磁盘或网络 I/O。...例如，要发送一个网络数据包，用户空间应用程序必须通过称为“系统调用”的内核 API 与内核空间网卡驱动程序对话。...该库将 eBPF 字节码发送给静态验证器，该验证器托管在一个用户模式保护进程中，这是一个 Windows 安全环境，允许内核组件由它信任的密钥签名的用户模式守护进程。
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