【性能工程 - eBPF 技术】小白也能学会的 eBPF 技术——初步了解 eBPF 技术（一）

eBPF，即扩展的伯克利包过滤器（Extended Berkeley Packet Filter），是从早期的BPF技术发展而来，起初用于高效地过滤网络数据包。随着时间的推移，eBPF已经成为一个强大的、灵活的内核技术，不仅限于网络数据包处理，还可以用于跟踪、安全、网络策略实施、性能分析等多个领域。

知道名字和缩写

起源与发展

• BPF起源：BPF首次出现在1992年的BSD操作系统中，由Steven McCanne和Van Jacobson设计。它作为一种高效的用户级数据包捕获机制，利用内核中的虚拟机执行用户定义的过滤程序，避免了不必要的用户空间到内核空间的数据复制。
• eBPF的进化：随着时间的推移，BPF经历了多次改进和扩展，形成了今天的eBPF。eBPF拥有更丰富的指令集、更大的寄存器集合，以及更强的安全性和灵活性。它可以编写更为复杂的程序，并且能够在内核中执行各种任务，远远超出了最初的包过滤功能。

知道最初的起源，来源于 BPF，用于处理网络包。

核心特点

1. 字节码执行：用户编写eBPF程序，然后使用LLVM/CLang等编译器将其编译成字节码。这个字节码随后被加载到内核中。
2. 安全验证：内核在执行eBPF字节码前会进行严格的验证，确保程序没有死循环、不会消耗过多资源或影响内核稳定性，这是通过一个复杂的验证器实现的。（因为要放到内核中运行，严格的检查是很好理解的，不然就崩溃了）
3. 动态加载与执行：通过bpf()系统调用，eBPF程序可以动态加载到内核中，并在需要时执行。JIT（即时编译）技术可进一步将字节码转换成本地机器码，以提高执行效率。
4. 广泛的钩子函数：eBPF程序可以通过各种钩子（hook）插入到内核的多个位置，包括但不限于系统调用入口/出口、网络栈的各个层级（如XDP，即eXpress Data Path）、kprobes（内核函数探测点）和uprobes（用户空间函数探测点）等，使得它能够对系统行为进行深度监控和操控。
5. 应用领域：
   • 网络：eBPF可用于高级网络策略实施，比如使用XDP进行高性能的数据包处理。
   • 性能监控：eBPF可以帮助收集详细的性能指标，如CPU使用情况、磁盘I/O、系统调用跟踪等。
   • 安全：实现细粒度的安全策略，比如进程监控、审计、防火墙规则等。
   • 调试与诊断：提供强大的内核和用户空间程序的调试能力。

工作流程

1. 编写与编译：开发者使用eBPF语言或LLVM前端语言编写程序，并通过LLVM编译成字节码。
2. 加载与验证：通过bpf()系统调用将字节码加载到内核，内核验证程序的安全性。
3. 即时编译（JIT）：内核使用JIT技术将字节码编译成本地机器码，提高执行效率。
4. 挂载与触发：根据程序的用途，将其挂载到相应的内核钩子点。当钩子点被触发时，eBPF程序自动执行。

这个工作流程就是一个简单的总结，实际上开发人员在编写 eBPF 时可以通过现在各种前端或者框架，很方便的进行使用。 eBPF技术以其高度的灵活性、安全性以及低开销的特点，正在成为现代云原生、容器化环境、以及需要高性能监控和安全控制场景下的关键技术。随着持续的发展和社区的支持，eBPF的应用前景非常广阔。

参考资料

1.超细节！十年码农讲述eBPF和XDP技术！知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/558509760 2.eBPF怎么玩（一）哔哩哔哩 https://m.bilibili.com/read/cv15768069/ 3.全面介绍eBPF-概念-charlieroro-博客园 https://www.cnblogs.com/charlieroro/articles/13403672.html 4.ebpf深入理解和应用介绍-CSDN博客 https://m.blog.csdn.net/gengzhikui1992/article/details/105364645 5.01｜技术概览：eBPF的发展历程及工作原理-知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/458753388 6.【万字干货！eBPF的原理与入门技巧-知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/529225001 7.游戏王 把卡破坏和把卡送入墓地有什么区别？芝士回答 https://page.sm.cn/blm/midpage-317/ 8.游戏王特召只能攻击表示？芝士回答 https://page.sm.cn/blm/midpage-317 9.罗克韦尔ABPF40P系列变频器-变频器产业网 http://m.ebpq.cn/mall/41722.html 10.一文看懂eBPF、eBPF的使用（超详细）哔哩哔哩 https://www.bilibili.com/read/mobile?id=16232093