xdp-ebpf 简介

根据众多博客资料，言简意赅的介绍xdp-ebpf. 小白一个，个人理解。勿喷！

1、bfp： 

          Berkeley Packet Filter, 用于过滤filter 网络报文packet的架构。

          是tcpdump(linux)和wireshark（windows）乃至网络监控（network monitoring）领域的基石。

          其背后的思想是:“与其把数据包复制到用户空间执行用户态程序过滤，不如把过滤程序灌进内核去”

          简单来讲，BPF是一套完整的计算机体系结构 。和x86，ARM这些类似，BPF包含自己的指令集和运行时逻辑，同理，就像在x86平台编程，

          最终要落实到x86汇编指令一样，BPF字节码也可以看成是汇编指令的序列。我们通过tcpdump的-d/-dd参数可见一斑：

          [root@localhost ~]# tcpdump -i any tcp and host 1.1.1.1 -d

             (000) ldh [14]

             (001) jeq #0x86dd jt 10 jf 2

             (002) jeq #0x800 jt 3 jf 10

             (003) ldb [25]

             (004) jeq #0x6 jt 5 jf 10

             (005) ld [28]

             (006) jeq #0x1010101 jt 9 jf 7

             (007) ld [32]

             (008) jeq #0x1010101 jt 9 jf 10

             (009) ret #262144

             (010) ret #0

             [root@localhost ~]#

         bpf的核心功能包括：

                   a）过滤filter：根据外界输入的规则过滤报文；

                   b)  复制copy：将符合条件的报文由内核空间复制到用户空间

              以tcpdump为例:

                           

              位于内核之中的 BPF 模块是整个流程之中最核心的一环：

                   它一方面接受 tcpdump 经由 libpcap 转码而来的滤包条件(Pseudo Machine Language) ，

                   另一方面也将符合条件的报文复制到用户空间最终经由 libpcap 发送给 tcpdump。

          bpf设计

                           

             途经网卡驱动层的报文在上报给协议栈的同时会多出一路来传送给BPF，再经后者过滤后最终拷贝给用户态的应用。

 

2、eBPF 

             eBPF是最新加入linux内核模块，源于bpf，后来加入了JIT, 使得它实际上成了一个虚拟机。 

             eBPF 程序支持自己的字节码语言，基于该字节码语言编译成内核原生代码，就像 BPF 程序一样。

             eBPF在内核中运行。

             eBPF 程序对内核内存访问是有限制的。只能通过内核提供的函数去获取严格限制的必须的内存。

             eBPF可以和User空间的程序通过 BPF Map进行通讯。

             eBPF 必须编译成字节码才能使用。

3、bcc

             直接手写ebpf字节码显得非常笨拙又低效，于是人们开始使用c语言直接编写ebpf程序，然后使用编译器将其编译成为eBPF字节码。

             目前支持eBPF字节码的编译器只有llvm，即使是gcc编译过的内核bpf范例调用也要通过llvm编译后才能执行。直接对ebpf编程还是非常困难，

             为了便于使用，出现了很多ebpf框架便于我们使用，如bcc和bpftrace。

 4、xdp  

             如何用eBPF实现一个学习型网桥：  https://www.hy-print.com/licai/69858.html

              XDP, eXpress Data Path, 它其实是位于网卡驱动程序里的一个快速处理包的HOOK点。 

            为什么快？

                  --数据包处理位于非常底层（在网卡的驱动程序处），避免了很多内核skb处理开销(socket buffer, 数据包的管理结构)；可以将很多处理逻辑offload到网卡硬件。

                  --显而，在XDP这个HOOK点灌进来一点eBPF字节码，将是一件令人愉快的事情。

 

5、流程图

 

• XDP_DROP：使用XDP进行丢弃的速度很快，缓冲区只是回收到rx环形队列
• XDP_PASS：可能在修改后传递到普通网络堆栈
• XDP_TX：修改包后，发送相同的NIC包
• XDP_REDIRECT：使用XDP程序中的XDP_REDIRECT操作，该程序可以将入口帧重定向到其他启用XDP的netdev

注：用户态的程序通过响应 perf-event 事件进行收包，即使是在XDP_DROP动作下。

      通常就是设置xdp_drop 动作下，来进行高速抓包。其他动作会影响性能。

推荐>

【超全】深入理解 BPF：一个阅读清单   https://linux.cn/article-9507-1.html

github 源码：

https://github.com/cloudflare/xdpcap

https://github.com/xdp-project/xdp-tutorial/