前言
咱们在《用eBPF/XDP来代替LVS》系列、《一张图感触实在的 TCP 状态转移》系列，以及《如何终结已存在的TCP连贯?》系列文章中，均通过纯 C 语言和 libbpf1 这个库来使用 eBPF。
然而很多的场景中（尤其是云原生场景），咱们出于防止反复造轮子、更快的迭代速度、运行时平安等起因，会抉择 go 语言来进行开发，ebpf-go2 这个库就是以后最好的抉择。
明天，咱们就对 ebpf-go 进行一个初体验，这个体验不是循序渐进的 API 文档，而是通过一个简略的需要，让大家失去一个真切的感触，这个需要就是：统计发向本机的每个 “连贯” 的包数量，并且每新增 5 个 “连贯” 就进行一次数据展现。
体验
依赖
本次体验须要许多前置条件：
- Linux kernel 版本 5.7 以上，以反对 bpf_link（我是 6.6.5）
- LLVM 版本 11 以上 (clang and llvm-strip，查看命令
clang --version) - libbpf headers (Debian/Ubuntu 是 libbpf-dev，Fedora 是 libbpf-devel )
- Linux kernel headers (Debian/Ubuntu 是 linux-headers-amd64，Fedora 是 kernel-devel )
- Go compiler 版本须要反对 ebpf-go (我装置了 GO 1.21，查看命令
go version)
我的项目初始化
# 创立我的项目mkdir ebpf-go-exp && cd ebpf-go-expgo mod init ebpf-go-expgo mod tidy# 手动引入依赖go get github.com/cilium/ebpf/cmd/bpf2go如果依赖下载超时的话，能够设置下代理：go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn,direct代码
C 代码
...//go:build ignorestruct event { __u32 count;};const struct event *unused __attribute__((unused));SEC("xdp") int count_packets(struct xdp_md *ctx) { __u32 ip; __u16 sport; __u16 dport; if (!parse_ip_src_addr(ctx, &ip, &sport, &dport)){ goto done; } __u16 r_sport = bpf_ntohs(sport); bpf_printk("Process a packet of tuple from %u|%pI4n:%u|%u",ip,&ip,sport,r_sport); if(8080 != bpf_ntohs(dport)){ goto done; } struct tuple key; __builtin_memset(&key,0,sizeof(key)); key.addr = ip; key.port = sport; __u32 *pkt_count = bpf_map_lookup_elem(&pkt_count_map, &key); if (!pkt_count) { __u32 init_pkt_count = 1; bpf_map_update_elem(&pkt_count_map, &key, &init_pkt_count, BPF_NOEXIST); __u32 key = 0; __u64 *count = bpf_map_lookup_elem(&tuple_num, &key); if (count) { __sync_fetch_and_add(count, 1); if(*count % 5 == 0){ struct event *e; e = bpf_ringbuf_reserve(&events, sizeof(struct event), 0); if (e){ e->count = *count; bpf_ringbuf_submit(e, 0); } } } } else { __sync_fetch_and_add(pkt_count, 1); }done: return XDP_PASS; }...Go 代码
...//go:generate go run github.com/cilium/ebpf/cmd/bpf2go -type event counter counter.c -- -I headersfunc main() { // Load the compiled eBPF ELF and load it into the kernel. var objs counterObjects if err := loadCounterObjects(&objs, nil); err != nil { log.Fatal("Loading eBPF objects:", err) } defer objs.Close() ifname := "lo" iface, err := net.InterfaceByName(ifname) if err != nil { log.Fatalf("Getting interface %s: %s", ifname, err) } // Attach count_packets to the network interface. link, err := link.AttachXDP(link.XDPOptions{ Program: objs.CountPackets, Interface: iface.Index, }) if err != nil { log.Fatal("Attaching XDP:", err) } defer link.Close() rd, err := ringbuf.NewReader(objs.Events) if err != nil { log.Fatalf("opening ringbuf reader: %s", err) } defer rd.Close() stopper := make(chan os.Signal, 1) signal.Notify(stopper, os.Interrupt, syscall.SIGTERM) go func() { <-stopper if err := rd.Close(); err != nil { log.Fatalf("closing ringbuf reader: %s", err) } }() log.Println("Waiting for events..") // counterEvent is generated by bpf2go. var event counterEvent for { record, err := rd.Read() if err != nil { if errors.Is(err, ringbuf.ErrClosed) { log.Println("Received signal, exiting..") return } log.Printf("reading from reader: %s", err) continue } if err := binary.Read(bytes.NewBuffer(record.RawSample), binary.LittleEndian, &event); err != nil { log.Printf("parsing ringbuf event: %s", err) continue } log.Printf("tuple num: %d", event.Count) var ( key counterTuple val uint32 ) iter := objs.PktCountMap.Iterate() for iter.Next(&key, &val) { sourceIP := key.Addr sourcePort := key.Port packetCount := val log.Printf("%d/%s:%d => %d\n", sourceIP, int2ip(sourceIP), sourcePort, packetCount) } }}...残缺代码在：https://github.com/MageekChiu/epbf-go-exp
运行
# 生成脚手架代码go generate# 利用生成的 GO 代码，进行编译和运行go build && sudo ./ebpf-go-exp本机运行一个 openresty 并监听 8080 端口，而后重复拜访测试
openrestycurl localhost:8080curl localhost:8080...查看日志
# bpf 输入bpftool prog tracelog bpf_trace_printk: Process a packet of tuple from 16777343|127.0.0.1:31876|33916 ... bpf_trace_printk: Process a packet of tuple from 16777343|127.0.0.1:56449|33244 ...# go 输入Waiting for events..tuple num: 516777343/127.0.0.1:31876 => 716777343/127.0.0.1:31364 => 716777343/127.0.0.1:56449 => 116777343/127.0.0.1:10909 => 716777343/127.0.0.1:30340 => 7...若迭代过程中，C 代码有变动，则须要执行 go generate，否则仅执行 Go 编译局部即可。
重点解析
- c 代码主体和咱们之前系列的文章相似，就是在 xdp hook 点解析出每个报文的四元组，而后存入
pkt_count_map。tuple_num这个 map 作为全局变量，通过__sync_fetch_and_add平安地并发，每当新增 5 个 “连贯” 就向用户空间发送事件。 - c 代码中
unused这个event指针必须申明，不然用户态的 go 就拿不到这个数据结构。 - c 代码中开始的
ignore是必须的，防止 go build 报错:C source files not allowed when not using cgo or SWIG go generate命令会依据 go 代码中的go:generate语句生成脚手架代码，就像 BPF Skeleton3，而后咱们就能够在 go 代码中便捷地拜访 c 中定义的 map，prog 以及一些数据结构。-type event counter使得 c 中定义的event构造体在 go 中就是counterEvent构造体。- 内核空间向用户空间发送数据/事件能够通过 perfbuf 和 ringbuf 实现，从而防止用户空间轮询数据。这两者尽管性能有不少差异，然而api都差不多4。当咱们收到内核的告诉后，通过 Iterate 来遍历统计数据的 map，实现一种相似于推拉联合的架构。
小插曲
如果咱们的 pkt_count_map 这样写的话：
struct tuple key = {ip,bpf_ntohs(sport)};__u32 *pkt_count = bpf_map_lookup_elem(&pkt_count_map, &key);if (!pkt_count) { ...}else{ ...}就可能会得出一个看起来很奇怪的后果：
Waiting for events..tuple num: 516777343/127.0.0.1:60162 => 316777343/127.0.0.1:45076 => 316777343/127.0.0.1:45082 => 316777343/127.0.0.1:60162 => 416777343/127.0.0.1:45076 => 4以及
bpftool map dump name pkt_count_map[{ "key": { "addr": 16777343, "port": 60162 }, "value": 3 },{ "key": { "addr": 16777343, "port": 45082 }, "value": 3 },{ "key": { "addr": 16777343, "port": 45076 }, "value": 3 },{ "key": { "addr": 16777343, "port": 45082 }, "value": 4 },{ "key": { "addr": 16777343, "port": 60162 }, "value": 4 },{ "key": { "addr": 16777343, "port": 45076 }, "value": 4 }]乍一看你会发现 map 的 key 怎么有些反复了？这里先卖个关子，前面有机会再来剖析。
总结
本文咱们理解 ebpf-go 的一些常见用法，让大家对 ebpf-go 有了一个含糊但整体的意识，更多的细节，能够通过官网的文档5以及 examples6 进行理解。
下一篇文章，咱们就从实战的角度，看看 cilium7 是怎么通过 ebpf-go 来施展 ebpf 威力的。
参考
- https://libbpf.readthedocs.io/ ↩
- https://ebpf-go.dev/about/ ↩
- https://www.kernel.org/doc/html/next/bpf/libbpf/libbpf_overvi... ↩
- https://nakryiko.com/posts/bpf-ringbuf/#bpf-ringbuf-vs-bpf-pe... ↩
- https://ebpf-go.dev/guides/getting-started/ ↩
- https://github.com/cilium/ebpf/tree/main/examples ↩
- https://docs.cilium.io/en/stable/overview/intro/ ↩