Вступление

Как программисту и веб-разработчику, мне нравится узнавать о последних дополнениях к различным ядрам и исследованиях в области вычислительной техники. Когда я впервые попробовала поработать с Berkeley Packet Filter (BPF) и Express Data Path (XDP) в Linux, я в них влюбилась. Это очень хорошие инструменты, и я рада, что данная книга привлекает к ним внимание, чтобы все больше разработчиков использовали их в своих проектах.

Позвольте подробнее рассказать о моей работе и о том, почему я так полюбила эти интерфейсы ядра. В свое время я выступала в качестве основного сопровождающего Docker вместе с Дэвидом. Docker, если вы не в курсе, посылает iptables бо'льшую часть логики фильтрации и маршрутизации для контейнеров. Первым делом я выпустила для Docker патч, решающий такую проблему: iptables не предоставляла в CentOS одинаковые флаги командной строки, поэтому запись в iptables не удавалась. Было еще много загадочных проблем, похожих на озвученную, — опытные разработчики меня поймут. Кроме того, iptables не предназначена для соблюдения тысяч правил на хосте, к тому же это ухудшает производительность.

Затем я узнала о BPF и XDP. Познакомившись с ними поближе, я забыла о проблемах с iptables! Сообщество разработчиков ядра даже работает над заменой iptables на BPF (oreil.ly/cuqTy). Аллилуйя! Cilium (cilium.io) — инструмент для создания контейнерных сетей — также использует BPF и XDP для внутренних компонентов своего проекта.

Но это не все! BPF может сделать гораздо больше, чем просто выполнить сценарий iptables. С BPF вы можете отследить любую функцию syscall или ядра, а также любую программу пользовательского пространства. bpftrace (github.com/iovisor/bpftrace) предоставляет пользователям DTrace-подобные возможности в Linux из их командной строки. Вы можете отследить все открываемые файлы и процесс, вызывающий уже открытые, подсчитать системные вызовы, выполненные программой, отследить OOM killer и многое другое… BPF и XDP используются также в Cloudflare (oreil.ly/OZdmj) и балансировщике нагрузки Facebook (oreil.ly/wrM5-) для предотвращения распределенных атак типа «отказ в обслуживании». Не буду сейчас говорить о том, почему XDP так хорош в отбрасывании пакетов, потому что вы узнаете об этом в главах, посвященных XDP и сетевым технологиям.

Я познакомилась с Лоренцо в сообществе Kubernetes. Созданный им инструмент kubectl-trace (oreil.ly/Ot7kq) позволяет пользователям легко запускать собственные программы трассировки в кластерах Kubernetes.

Мой любимый сценарий использования BPF — написание пользовательских трассировщиков, демонстрирующих людям, что производительность их программного обеспечения невысока или программа выполняет слишком много обращений к системным вызовам. Никогда не стоит недооценивать возможность доказать чью-то неправоту на основании объективных данных. Не волнуйтесь: эта книга поможет вам написать первую программу отслеживания. Существовавшие ранее инструменты использовали очереди потерь для отправки наборов образцов (sample set) в пространство пользователя для агрегации, а BPF — более удобный инструмент, поскольку позволяет создавать гистограммы и применять фильтры непосредственно в источнике событий. И в этом его прелесть.

По долгу службы я работаю над инструментами для разработчиков. Лучшие инструменты обеспечивают автономность интерфейсов, что позволяет реализовывать любые возможности. Процитирую Ричарда Фейнмана: «Я очень рано понял разницу между знанием названия предмета и знанием предмета». До сих пор вы могли знать только название BPF и то, что он может быть полезен для вас.

Что мне нравится в этой книге — она дает знания, которые пригодятся вам для создания новых инструментов с помощью BPF. Прочитав книгу и выполнив упражнения, вы сможете использовать BPF как свою секретную суперсилу. Можете сохранить BPF в своем инструментарии на тот случай, когда он окажется наиболее необходим и максимально полезен. Вы не просто изучите BPF, но и поймете, как он работает. Прочитайте эту книгу, и вы узнаете, на что способен BPF.

Эта развивающаяся экосистема очень интересна! Я надеюсь, что она еще вырастет, так как все больше людей начинают пользоваться BPF. Я с радостью прочитаю о том, что в итоге создадут читатели этой книги, будь то сценарий для отслеживания глупой ошибки в программном обеспечении, настраиваемый брандмауэр или инфракрасное декодирование (lwn.net/Articles/759188). Обязательно сообщайте мне обо всем, что вы разрабатываете!

Джесси Фразелль