Трассировка сетевых пакетов в ядре Linux с использованием eBPF
https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(3)-6
Аннотация
При разработке и обслуживании комплексных сетевых инфраструктур в больших проектах разработчики сталкиваются с множеством проблем. Несмотря на то, что существует множество инструментов для поиска и устранения таких проблем, их функциональность ограничена программным интерфейсом, предоставляемым ядром Linux. Обычно они специализируются на решении конкретных задач и не могут дать широкий взгляд на весь сетевой стек системы, что могло бы помочь в процессе поиска источника неполадки. Эта ситуация может измениться с появлением нового типа инструментов, использующих технологию ядра Linux eBPF, дающую гибкий и мощный способ запускать пользовательский код в пространстве ядра. В этой статье описывается подход к трассировке сетевых пакетов в ядре Linux с помощью eBPF.
Об авторе
Марк Германович КОВАЛЕВ
Санкт-Петербургский государственный университет
Россия
Россия
Студент кафедры системного программирования математико-механического факультета
Список литературы
1. Steven McCanne, Van Jacobson. The BSD Packet Filter: A New Architecture for User-level Packet Capture. In Proc. of the USENIX Winter 1993 Conference, 1993, pp. 259-270.
2. Marek Majkowski. BPF - the forgotten bytecode. The Cloudflare Blog, May 2014, available at: https://blog.cloudflare.com/bpf-the-forgotten-bytecode/.
3. Matt Fleming. A thorough introduction to eBPF. LWN.net, December 2017, available at: https://lwn.net/Articles/740157/.
4. Alexei Starovoitov. net: filter: rework/optimize internal BPF interpreter's instruction set. index: kernel/git/torvalds/linux.git, March 2014, available at: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=bd4cf0ed331a275e9bf5a49e6d0fd55dffc551b8.
5. Jay Schulist, Daniel Borkmann, Alexei Starovoitov. Linux Socket Filtering aka Berkeley Packet Filter (BPF). Linux in-kernel documentation, available at: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/networking/filter.txt
6. Alexei Starovoitov. net: filter: split filter.h and expose eBPF to user space. kernel/git/torvalds/linux.git, September 2014, available at: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=daedfb22451dd02b35c0549566cbb7cc06bdd53b
7. Viet-Hoang Tran, Olivier Bonaventure. Making the Linux TCP stack more extensible with eBPF. In Proc. of the Netdev 0x13, Technical Conference on Linux Networking, 2019, available at: https://netdevconf.info/0x13/session.html?talk-tcp-ebpf.
8. Brendan Gregg. BPF Performance Tools. Addison-Wesley Professional, 2019, 880 p.
9. Alexei Starovoitov. BPF backend. LLVM project, commit, December 2014, available at: https://reviews.llvm.org/D6494.
10. BPF and XDP Reference Guide. Cilium, available at: https://docs.cilium.io/en/latest/bpf/.
11. Daniel Borkmann, Alexei Starovoitov. Merge branch 'bpf-bounded-loops', kernel/git/torvalds/linux.git, June 2019, available at: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=94079b64255fe40b9b53fd2e4081f68b9b14f54a.
12. BPF-HELPERS - list of eBPF helper functions, manual page, available at: http://man7.org/linux/man-pages/man7/bpf-helpers.7.html.
13. Bert Hubert. tc - show / manipulate traffic control settings. manual page, available at: http://man7.org/linux/man-pages/man8/tc.8.html.
14. Cristian Gafton. limits.conf - configuration file for the pam_limits module. available at: http://man7.org/linux/man-pages/man5/limits.conf.5.html.
15. VMware Docs. VMware NSX Data Center for vSphere Documentation. Traceflow documentation, May 2019, available at: https://docs.vmware.com/en/VMware-NSX-Data-Center-for-vSphere/6.4/com.vmware.nsx.admin.doc/GUID-233EB2CE-4B8A-474C-897A-AA1482DBBF3D.html.
16. .ftrace - Function Tracer. Linux in-kernel documentation. available at: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/trace/ftrace.rst.
17. Brendan Gregg. Linux bcc/eBPF tcpdrop. Brendan Gregg's Blog, May 2018, available at: http://www.brendangregg.com/blog/2018-05-31/linux-tcpdrop.html.
18. Mark Kovalev. Bpfpath. GitHub repository, available at: https://github.com/restonich/bpfpath.
Рецензия
Для цитирования:
КОВАЛЕВ М.Г. Трассировка сетевых пакетов в ядре Linux с использованием eBPF. Труды Института системного программирования РАН. 2020;32(3):71-77. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(3)-6
For citation:
KOVALEV M.G. Tracing Network Packets in the Linux Kernel using eBPF. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2020;32(3):71-77. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(3)-6
Послать статью по эл. почте 