一篇带给你eBpf开源项目解析

作者：浩仔浩仔 2023-04-09 21:39:48开源 WebAssembly的篇带设计目标是为了解决Web上应用程序的性能问题，尤其是源项在使用JavaScript等高级语言编写的复杂Web应用中。

前置知识：

• WASM：WebAssembly（缩写为Wasm）是目解一种低级的、与平台无关的篇带二进制指令格式，是源项一种新型的虚拟机技术，可以在现代Web浏览器中运行，目解并且可以与JavaScript等其他Web技术一起使用。篇带它被设计为一种可移植的源项编译目标，能够将不同编程语言的目解代码编译成WebAssembly字节码，这些字节码可以在Web浏览器中快速加载和执行。篇带

WebAssembly的源项设计目标是为了解决Web上应用程序的性能问题，尤其是目解在使用JavaScript等高级语言编写的复杂Web应用中。相比于JavaScript等脚本语言，篇带WebAssembly的源项执行速度更快，且能够提供更好的目解性能和安全性，同时也更加适合进行密集计算和高性能图形处理等操作。除了在Web浏览器中使用，WebAssembly还可以在其他环境中运行，如桌面应用程序、移动应用程序等，因此它也被认为是一种通用的、可移植的虚拟机技术。

A stack-based virtual machine is a type of virtual machine architecture in which the operands for instructions are pushed onto a stack, and the instructions themselves operate on the top elements of the stack. In other words, the virtual machine uses a stack to store data and operands, and the instructions are executed based on the data at the top of the stack.

• WASI：WebAssembly System Interface（缩写为WASI）是一个标准化的API接口，它提供了一种通用的系统接口，使得WebAssembly程序能够在不同的操作系统和硬件平台上运行，并能够访问底层操作系统的资源和功能，如文件系统、网络、定时器等。
• eBPF：（Extended Berkeley Packet Filter）是一个内核级别的虚拟机技术，它可以动态地注入用户自定义的程序代码到内核中运行并关联事件，并在不修改内核源代码的情况下增强内核的功能。eBPF 可以监控和分析内核和用户空间的事件，从而实现高效的性能分析、网络抓包、安全监控和资源管理等功能。

eBPF 能够工作的原理是通过在内核中注册各种钩子函数，这些钩子函数会在特定的事件发生时被触发，并执行 eBPF 程序来处理这些事件。eBPF 程序是一种特殊的字节码格式，可以在用户空间编写，然后通过内核的加载器加载到内核中运行。eBPF 程序可以访问内核中的数据结构，并对数据进行修改或过滤。

在云原生环境下，ebpf更有优势。

可关联event类型：

Entry to/Exit from Functions：kprobe，kretprobe，uprobe，uretprobe
Tracepoints：/sys/kernel/debug/tracing/events
Perf Events
Linux Security Module Interface
Network Interfaces：XDP
Sockets and Other Networking Hooks

• Bcc：bcc（BPF Compiler Collection）是一个用于生成eBPF（extended Berkeley Packet Filter）程序的工具集，它提供了一组高级工具和库，使得用户可以轻松地编写和调试eBPF程序。

Starship的架构

1、agent

├── cmd 入口函数

├── deployer 部署eBpf+wasm模块

├── driver 运行模块

├── ebpf eBpf相关

├── proc-info 收集process信息

└── wasm wasm处理信息

两大块功能：

1、模块管理，模块指的是eBpf+wasm。

2、进程信息上报。

Agent的标识是NodeName和agent PodID。这两个是从kubernetes注入的：

另外，还挂载了主机的/和/sys，用于bcc工具和process监控。

因为要使用ebpf program和监控进程，所以需要特权。

Agent启动后，首先会清除之前部署过的TricorderProbes trap。然后，程序使用 linux_headers 包中的 Init 函数初始化 BCC 的 Linux 头文件。之后，grpc连接到api-server、连接到pg、开启循环获取process信息、开启循环处理module的deploy处理。

由于agent容器挂载了主机的/sys路径，因此可以收集节点上所有的进程信息。在这种情况下，grabProcessInfo函数将搜索主机的/sys/fs/cgroup目录，因此，它将能够收集节点上所有进程的信息。

当部署一个module后，会开启轮询：1.从eBPF中读取数据。2.将数据复制到WASM中。3.从WASM中读取结果。4.将json结果写入pg。

2、api-server

├── cmd 入口函数

├── grpc 处理deploy和process的grpc调用

├── http 定义http路由，dao

├── meta 原生kubernetes监控资源

├── pb protobuf定义

├── testing 测试

├── utils 工具

└── wasm 编译

目前部署为StatefulSet，但是卷类型是emptyDir，也就是每次会新建一个tricorder.db文件。

然后启动的时候进行初始化。

Api-server主要功能有：agent管理，管理模块的部署，获取节点进程信息，数据展示，数据持久化(sqlite)。

在部署模块时，各agent的moduleInstance持久化保存成功后，会触发cond条件，这时才会去各agent去部署。同时，会在pg创建相应的数据表，供agent进行数据存储。

在api-server的部署中，使用名为api-server的sa，这个sa具备所有resource的权限。

Api-server同时监测原生kubernetes资源，目前有：

这些资源是通过informer监测的，api-server会将监测信息同步至pg。

Api-server会使用pod informer监测各节点的pod，然后将这些容器id发给agent进行processInfo获取，获取后，由api-server存储至pg。

责任编辑：姜华 来源： 今日头条 JavaScript开源

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