学习 eBPF

第 11 章 eBPF 的未来发展

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eBPF 尚未完成！和大多数软件一样，它在 Linux 内核中也在持续开发中，而且还在不断被添加到 Windows 操作系统中。在本章中，我们将探讨这项技术未来可能的发展方向。

自从在 Linux 内核中引入以来，BPF 已经发展成为自己的子系统，拥有自己的邮件列表和维护者。¹随着 eBPF 越来越受欢迎，Linux 内核社区对它的兴趣也越来越浓厚，因此成立一个中立机构来协调相关各方的工作就显得尤为重要。这个机构就是 eBPF 基金会。

eBPF 基金会

eBPF 基金会于 2021 年由谷歌、Isovalent、Meta（当时名为 Facebook）、微软和 Netflix 在 Linux 基金会的支持下成立。该基金会作为一个中立机构，可以持有资金和知识产权，以便各商业公司可以相互合作。

其意图是不改变任何有关 Linux 内核社区和 Linux BPF 子系统贡献者开发 eBPF 技术的方式。基金会的活动由 BPF 指导委员会指导，该委员会完全由构建该技术的技术专家组成，包括 Linux 内核 BPF 维护者和其他核心 eBPF 项目的代表。

eBPF 基金会专注于作为技术平台的 eBPF 以及支持 eBPF 开发的工具生态系统。建立在 eBPF 基础之上、寻求中立所有权的项目可能会在其他基金会找到更好的归宿。例如，Cilium、Pixie 和 Falco 都是 CNCF 的一部分，这是有道理的，因为它们都打算用于云原生环境。

除了现有的 Linux 维护者之外，推动这一合作的关键因素之一是微软有意在 Windows 操作系统中开发 eBPF。这就需要为 eBPF 定义一个标准、²这样，为一种操作系统编写的程序就可以在另一种操作系统上使用。这项工作正在 eBPF 基金会的支持下进行。

Windows 版 eBPF

微软支持Windows eBPF 的工作正在顺利进行。当我在 2022 年的最后几个月写这篇文章时，已经有功能演示显示 Cilium 第 4 层负载均衡和基于 eBPF 的连接跟踪在 Windows 上运行。

我曾经说过，eBPF 编程就是内核编程，乍一看，一个写在 Linux 内核中运行并能访问 Linux 内核数据结构的程序，无论如何都能在一个完全不同的操作系统中运行，这似乎有些不直观。但实际上，特别是在网络方面，所有操作系统都有很多共同点。不管是在 Windows 还是 Linux 机器上创建的网络数据包，其结构都是一样的，网络堆栈的各层也必须以同样的方式处理。

您还会记得，eBPF 程序由一组字节码指令组成，这些指令由内核中的虚拟机（VM）处理。虚拟机也可以在 Windows 中实现！

图 11-1显示了 eBPF for Windows 的架构概览，摘自该项目的 GitHub repo。从图中可以看出，Windows 版 eBPF 重用了现有 eBPF 生态系统中的一些开源组件，如libbpf，以及 Clang 中用于生成 eBPF 字节码的支持。Linux 内核采用 GPL 许可，而 Windows 则是专有的，因此 Windows 项目无法重复使用 Linux 内核实现校验器的任何部分。³取而代之的是使用PREVAIL 校验器和uBPF JIT编译器（两者都获得了许可，因此可以被更多项目和组织使用）。

图 11-1. 适用于 Windows 的 eBPF 结构概述，改编自 ...