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計算機網路 - XDP
(圖片來源)
參考影片
在這之前，如果需要看一下 eBPF 的簡介，那可以去 YouTube 上找。比如說 "eBPF 101" - Muhammad Falak R Wani (LCA 2022 Online)。2016 年開始每年各大研討會都會有，會放這個是因為年份看起來最新。
Get start with XDP: write a network filter in 10m - DevConf.CZ 2021
eCHO episode 13: XDP Hands-on Tutorial
這個教學的原始版本是 2019 年 netdev 中的 XDP Hands On Tutorial。不過這個工作坊當中比較像是參與者自己看文件做一遍，有問題自己發問，幾乎沒有講解。
Netdev 0x13 - Veth XDP: XDP for containers
上一個影片是使用 network namespace 搭配 veth 做實驗。更多 XDP 在 container 中的應用可以參考這個影片。
Hello [World] XDP_DROP! Writing Your First XDP/eBPF Program
Netdev 0x14 - Tutorial: XDP and the cloud : Using XDP on hosts and VMs
Low-Latency, Deterministic Networking with Standard Linux using XDP Sockets Magnus Karlsson & Björn Töpel, Intel
是 AF_XDP 的介紹，
環境設置
這裡使用的是 xdp-project/xdp-tutorial 中的例子。除了該文件上提到的套件外，如果是在 Raspberry Pi 4B 上使用 Ubuntu 21.10，那麼要多安裝以下套件：
否則會出現下面的警告：
另外，如果是使用 xdp-project/xdp-tutorial 中的 Makefile，而且要在 Raspberry Pi 4B 上編譯，那要在 common/common.mk 中的 BPF_CFLAGS 後面多加上 BPF_CFLAGS += -I/usr/include/aarch64-linux-gnu 選項 (參考 Update setup_dependencies.org #201 這個 PR)：
而如果是在命令列直接用 clang 編譯，那要加上 -I/usr/include/aarch64-linux-gnu 選項。
basic01
不用 Makefile 編譯與載入
如果是在 Raspberry Pi 4B 上編譯，但是不想使用它的 Makefile，那麼可以使用以下命令：
然後使用以下命令來載入：
這裡的 xdpgeneric 選項有一些細節，不過用下一個例子說明會比較清楚。
basic02
例子裡面提到會藉由兩個 network namespace 之間的溝通作為例子，使用當中的 testenv.sh 會建立具有以下的 namespace：
手動設置 Network Namespace
如果不想用那個 testenv.sh 來建立 namespace，也可以用以下方法建立類似的實驗環境。首先，新增一個名稱為 test01 的 network namespace：
然後新增一對 veth-pair。其中，令這個 veth-pair 中的兩個 interface 的名稱各自為 veth-basic02 與 veth0：
把 veth0 那個 interface 加入 veth-basic02 這個 network namespace 中：
接著幫這兩個 interface 各自設定 IPv6 位址：
最後，啟動這兩個 interface:
就可以在 veth-basic02 這個 namespace 中載入剛剛的 XDP 程式。比如說如果載入 xdp_drop 這個 section：
這時候，如果在 Root namespace 中：
會發現 veth-basic02 這個 interface：
而如果是在 veth-basic02 裡面：
則會看到以下的：
如果之後要在 veth-basic02 這個 network namespace 中執行命令，可以使用：
比如說如果要從 veth-basic02 這個 namespace ping 到 Root namespace，那麼就：
其他工具 Hook 住 Tracepoint –- 以 ftrace 為例
另外，原先的文章中提到使用 XDP_ABORTED 會觸發 xdp:xdp_exception 這個 tracepoint，然後有使用 perf 去 hook 這個 tracepoint。事實上也可以用 trace-cmd (ftrace) 去 hook。比如說在背景 ping 之後，使用以下命令：
一段時間後終止它，再生成報告：
就會看到被觸發的事件：
順帶一提，如果使用 -T 選項：
那麼在 trace-cmd report 的時候，可以產生 stack trace。比如說：
或是像這個：
上面這兩個狀況都是在 softirq 中觸發到注入的 XDP 程式：前者是給 ksoftirqd 做，後者則是在重新啟動 softirq 時被執行。但不管是哪一個，都可以發現發生在處理封包的 softirq 中觸發了這個 XDP 程式。
另外，這個 XDP 程式被執行到的時候，已經是 sk_buff 處理到一半的時候。這跟上面某些演講提到「若驅動程式中有支援 XDP，則可以在建立 sk_buuff 之前就過濾封包」似乎不同。這個理由是：前面的例子中使用的是 generic XDP，也就是剛剛使用 ip 命令載入時使用的 xdpgeneric 選項，它觸發的時機是出現在 sk_buff 建立之後，所以會發現過濾並非在驅動程式中發生，而是在 network stack 中。ip-link(8) 的文件中的 ip link set - change device attributes 中則有提到：
xdp object | pinned | off
…If the driver does not have native XDP support, the kernel will fall back to a slower, driver-independent "generic" XDP variant. The ip link output will in that case indicate xdpgeneric instead of xdp only.
除此之外，可以參考 LWN 中的 Generic XDP 的說明。
Generic XDP vs. Driver XDP
如果希望在驅動程式中就能使用 XDP，則需要該驅動程式有支援，並且在載入時使用 xdpdrv 選項。在有些上面的演講裡面，這會叫作 driver XDP 或 native XDP。而 veth 對此也有支援。想做到這件事，首先把原來的 XDP 程式卸載：
並且將改為：
然後重複剛剛的 ping 與 trace-cmd。可以用 tmux 開多個分割，或是把 hook 住 tracepoint 的程式先用 & 放到背景執行，ping 完之後再把它用 fg 恢復到前景並終止：
結束後產生報告 (使用 trace-cmd report -l) 會發現：這個 XDP 程式被觸發的地方並不是在處理 sk_buff 的 __netif_receive_skb_core 中，而是在那之前，在 __napi_poll 裡面就觸發了：
另外一部分對應的 stack trace 如下，可以觀察到相同的結論。只是為了完整而附上。
