文章目录
- 前言
- 环境准备
- 加载XDP程序
- 源码
- 构建过程
- 运行
前言
前置阅读要求：
- ebpf教程(3):使用cmake构建ebpf项目-CSDN博客
- [译] [论文] XDP (eXpress Data Path)：在操作系统内核中实现快速、可编程包处理（ACM，2018）
- xdp-tools/lib/libxdp/README.org at master · xdp-project/xdp-tools
在阅读完上面的文档后，我们大概知道XDP（eXpress Data Path）允许在数据包进入内核协议栈之前进行处理，这减少了不必要的开销。由于处理发生在内核的早期阶段，XDP 能够显著提高网络处理性能，特别是对于高流量的场景。
本文是XDP的hello world – 加载XDP程序。
环境准备
# 安装依赖
apt install libxdp-dev xdp-tools
# 当前的libxdp版本
pkg-config --modversion libxdp
1.4.2
# 当前的内核版本(ubuntu24的内核)
uname -r
6.8.0-31-generic
我当前的网络拓扑如下图所示。当然本文的示例对网络拓扑没有要求，把程序加载到网卡上即可。
加载XDP程序
源码
下面的示例代码修改自：
- xdp-tutorial/basic01-xdp-pass/README.org at master · xdp-project/xdp-tutorial
- xdp-tutorial/basic02-prog-by-name/README.org at master · xdp-project/xdp-tutorial
bpf程序的生命周期：open–create–attach–detach。
本文的 BPF ELF 文件中有两个XDP程序，可以选择按照名称加载。
首先是XDP程序。两个程序，分别是放行或者阻止数据包。
// xdp_kernel_prog.c
#include <linux/types.h>
#include <bpf/bpf_helpers.h>
#include <linux/bpf.h>
SEC("xdp")
int xdp_pass_func(struct xdp_md *ctx) {
bpf_printk("%s", "Pkt pass...");
return XDP_PASS;
}
SEC("xdp")
int xdp_drop_func(struct xdp_md *ctx) {
bpf_printk("%s", "Pkt drop...");
return XDP_DROP;
}
char _license[] SEC("license") = "GPL";
下面是加载XDP程序的用户层程序。
示例代码中，我使用了argp库，我喜欢用这个库来处理命令行参数。它的使用可见：一步步了解Argp-CSDN博客
#include <argp.h>
#include <net/if.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <bpf/libbpf.h>
#include <xdp/libxdp.h>
#define PROG_NAME_MAXSIZE 32
static char ifname[IF_NAMESIZE] = {};
static const char *filename = "xdp_kernel_prog.o";
static char prog_name[PROG_NAME_MAXSIZE] = {};
static volatile bool exiting = false;
static int parse_opt(int key, char *arg, struct argp_state *state) {
switch (key) {
case 'd':
snprintf(ifname, sizeof(ifname), "%s", arg);
break;
case 'p':
snprintf(prog_name, sizeof(prog_name), "%s", arg);
break;
}
return 0;
}
static void sig_handler(int sig) { exiting = true; }
int main(int argc, char *argv[]) {
int ret = 0;
struct bpf_object *obj;
struct argp_option options[] = {
{"dev", 'd', "DEV NAME", 0, "set the network card name"},
{"prog", 'p', "program name", 0, "set the program"},
{0},
};
struct argp argp = {
.options = options,
.parser = parse_opt,
};
argp_parse(&argp, argc, argv, 0, 0, 0);
// check parameter
printf("choice dev: %s\n", ifname);
int ifindex = if_nametoindex(ifname);
if (ifindex == 0) {
perror("if_nametoindex failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("%s's index %d\n", ifname, ifindex);
/* Cleaner handling of Ctrl-C */
signal(SIGINT, sig_handler);
signal(SIGTERM, sig_handler);
obj = bpf_object__open(filename);
if (obj == NULL) {
perror("bpf_object__open failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
struct xdp_program_opts prog_opts = {};
prog_opts.sz = sizeof(struct xdp_program_opts);
prog_opts.obj = obj;
prog_opts.prog_name = prog_name;
struct xdp_program *prog = xdp_program__create(&prog_opts);
if (prog == NULL) {
perror("xdp_program__create failed.");
exit(EXIT_FAILURE);
}
ret = xdp_program__attach(prog, ifindex, XDP_MODE_UNSPEC, 0);
if (ret != 0) {
perror("xdp_program__attach failed.");
exit(EXIT_FAILURE);
}
while (!exiting) {
sleep(1);
}
cleanup:
struct xdp_multiprog *mp = xdp_multiprog__get_from_ifindex(ifindex);
ret = xdp_multiprog__detach(mp);
if (ret != 0) {
perror("xdp_multiprog__detach failed.");
exit(EXIT_FAILURE);
}
bpf_object__close(obj);
}
构建过程
构建过程还是稍微有点麻烦了。CMake文件修改自：libbpf-bootstrap/tools/cmake at master · libbpf/libbpf-bootstrap
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(xdp-load-prog)
find_package(PkgConfig)
pkg_check_modules(LIBBPF REQUIRED libbpf)
pkg_check_modules(LIBXDP REQUIRED libxdp)
# Get clang bpf system includes
execute_process(
COMMAND bash -c "clang -v -E - < /dev/null 2>&1 |
sed -n '/<...> search starts here:/,/End of search list./{ s| \\(/.*\\)|-idirafter \\1|p }'"
OUTPUT_VARIABLE CLANG_SYSTEM_INCLUDES_output
ERROR_VARIABLE CLANG_SYSTEM_INCLUDES_error
RESULT_VARIABLE CLANG_SYSTEM_INCLUDES_result
OUTPUT_STRIP_TRAILING_WHITESPACE)
if(${CLANG_SYSTEM_INCLUDES_result} EQUAL 0)
separate_arguments(CLANG_SYSTEM_INCLUDES UNIX_COMMAND ${CLANG_SYSTEM_INCLUDES_output})
message(STATUS "BPF system include flags: ${CLANG_SYSTEM_INCLUDES}")
else()
message(FATAL_ERROR "Failed to determine BPF system includes: ${CLANG_SYSTEM_INCLUDES_error}")
endif()
set(BPF_C_FILE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/xdp_kernel_prog.c)
set(BPF_O_FILE ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/xdp_kernel_prog.o)
add_custom_command(OUTPUT ${BPF_O_FILE}
COMMAND clang -g -O2 -target bpf ${CLANG_SYSTEM_INCLUDES} -c ${BPF_C_FILE} -o ${BPF_O_FILE}
COMMAND_EXPAND_LISTS
VERBATIM
DEPENDS ${BPF_C_FILE}
COMMENT "[clang] Building BPF file: ${BPF_C_FILE}")
add_custom_target(generate_bpf_obj ALL
DEPENDS ${BPF_O_FILE}
)
add_executable(xdp_load xdp_loader.c)
target_link_libraries(xdp_load PRIVATE ${LIBBPF_LIBRARIES} ${LIBXDP_LIBRARIES})
运行
# 查看help信息
./xdp_load --help
Usage: xdp_load [OPTION...]
-d, --dev=DEV NAME set the network card name
-p, --prog=program name set the program
-?, --help Give this help list
--usage Give a short usage message
Mandatory or optional arguments to long options are also mandatory or optional
for any corresponding short options.
放行指定网卡的所有数据包。
./xdp_load --dev=ens19 --prog=xdp_pass_func
# 查看是否附加成功
xdp-loader status ens19
CURRENT XDP PROGRAM STATUS:
Interface Prio Program name Mode ID Tag Chain actions
--------------------------------------------------------------------------------------
ens19 xdp_dispatcher native 403 4d7e87c0d30db711
=> 50 xdp_pass_func 412 2d69c152cb7a3b4b XDP_PASS
# 向网卡发送数据后，查看trace信息
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
<idle>-0 [004] ..s2. 24810.751471: bpf_trace_printk: Pkt pass...
<idle>-0 [004] ..s2. 24811.768707: bpf_trace_printk: Pkt pass...
<idle>-0 [004] ..s2. 24815.992664: bpf_trace_printk: Pkt pass...
丢弃指定网卡的所有数据包。
./xdp_load --dev=ens19 --prog=xdp_drop_func
xdp-loader status ens19
CURRENT XDP PROGRAM STATUS:
Interface Prio Program name Mode ID Tag Chain actions
--------------------------------------------------------------------------------------
ens19 xdp_dispatcher native 423 4d7e87c0d30db711
=> 50 xdp_drop_func 433 510776c6b1cf234d XDP_PASS
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
<idle>-0 [004] ..s2. 24902.015467: bpf_trace_printk: Pkt drop...
<idle>-0 [004] ..s2. 24903.032696: bpf_trace_printk: Pkt drop...
<idle>-0 [004] ..s2. 24907.128676: bpf_trace_printk: Pkt drop...
<idle>-0 [004] ..s2. 24908.152674: bpf_trace_printk: Pkt drop...
