ebpf sockops 功能分析

already_skb

已于 2022-02-18 11:36:32 修改

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分类专栏：网络设计 linux TCP协议 Linux kernel 文章标签： tcp/ip 网络网络协议

于 2022-02-18 11:34:39 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/already_skb/article/details/122988446

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本文详细探讨了ebpfsockops在内核中的实现原理，特别关注其在TCP连接过程中的关键功能，如SYN-RTO超时、RWND初始化等，并强调了其在性能监控和精细化运营中的潜力。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

ebpf sockops 实现原理

大家肯定好奇为什么通过ebpf sockops可以提取我们想要的数据？

正常来说实现方式有两种，第一种是关键路径上埋钩子函数；第二种是kprobe的粘贴插入。

ebpf sockops 是通过第一种实现的，在关键路径上埋钩子函数了，所以想要扩展功能难哦，一般在内核版本升级时可以提前规划埋好钩子函数。

ebpf sockops 支持那些功能

ebpf sockops支持那些功能(关键看在什么路径上埋了钩子函数)，看下面代码吧

enum {
BPF_SOCK_OPS_VOID,
BPF_SOCK_OPS_TIMEOUT_INIT, /* Should return SYN-RTO value to use or
* -1 if default value should be used
*/
BPF_SOCK_OPS_RWND_INIT, /* Should return initial advertized
* window (in packets) or -1 if default
* value should be used
*/
BPF_SOCK_OPS_TCP_CONNECT_CB, /* Calls BPF program right before an
* active connection is initialized
*/
BPF_SOCK_OPS_ACTIVE_ESTABLISHED_CB, /* Calls BPF program when an
* active connection is
* established
*/
BPF_SOCK_OPS_PASSIVE_ESTABLISHED_CB, /* Calls BPF program when a
* passive connection is
* established
*/
BPF_SOCK_OPS_NEEDS_ECN, /* If connection's congestion control
* needs ECN
*/
BPF_SOCK_OPS_BASE_RTT, /* Get base RTT. The correct value is
* based on the path and may be
* dependent on the congestion control
* algorithm. In general it indicates
* a congestion threshold. RTTs above
* this indicate congestion
*/
BPF_SOCK_OPS_RTO_CB, /* Called when an RTO has triggered.
* Arg1: value of icsk_retransmits
* Arg2: value of icsk_rto
* Arg3: whether RTO has expired
*/
BPF_SOCK_OPS_RETRANS_CB, /* Called when skb is retransmitted.
* Arg1: sequence number of 1st byte
* Arg2: # segments
* Arg3: return value of
* tcp_transmit_skb (0 => success)
*/
BPF_SOCK_OPS_STATE_CB, /* Called when TCP changes state.
* Arg1: old_state
* Arg2: new_state
*/
BPF_SOCK_OPS_TCP_LISTEN_CB, /* Called on listen(2), right after
* socket transition to LISTEN state.
*/
};

BPF_SOCK_OPS_TIMEOUT_INIT

字面意思已经很明显，就是SYN-RTO超时时间，同时支持客户端和服务端两种模式。

BPF_SOCK_OPS_RWND_INIT

字面意思也比较明显了，提取初始的RWND，也同时支持客户端和服务端两种模式。很明显该函数工作在连接建立阶段。

BPF_SOCK_OPS_TCP_CONNECT_CB

在主动连接TCP启动之初开始调用，在int tcp_connect(struct sock *sk)函数中被调用。

通俗一点讲，就是在TCP三次握手的第一次(发送SYN报文)时调用。

BPF_SOCK_OPS_ACTIVE_ESTABLISHED_CB

被动连接是调用，接收到SYN报文时调用。

当然还有一个小众场景，热迁移时TCP连接调用。

BPF_SOCK_OPS_NEEDS_ECN

在ECN的模式下调用，具体是在ECN类型的TCP连接阶段调用（发送SYN和接收SYN）。

BPF_SOCK_OPS_BASE_RTT

这个功能大家别惦记了，目前只有在tcp_nv的拥塞控制算法中埋了调用点。

当然如果你想用也可以，在自己实现的拥塞控制算法中.init接口中埋好调用点。

BPF_SOCK_OPS_RTO_CB

重传超时后调用，但是并不一定能被调用，因为不在主路径上，很可能提前退出，具体代码大家可以自己去看void tcp_retransmit_timer(struct sock *sk)函数。

BPF_SOCK_OPS_RETRANS_CB

很明显是在报文重传的时候调用，具体代码在__tcp_retransmit_skb函数中，如果在此统计重传率，那么你一定好检查钩子函数的第5个参数，第5个参数描述了本次重传是否成功。

BPF_SOCK_OPS_STATE_CB

在TCP连接状态变化的时候切换，TCP的状态如下：

enum {
TCP_ESTABLISHED = 1,
TCP_SYN_SENT,
TCP_SYN_RECV,
TCP_FIN_WAIT1,
TCP_FIN_WAIT2,
TCP_TIME_WAIT,
TCP_CLOSE,
TCP_CLOSE_WAIT,
TCP_LAST_ACK,
TCP_LISTEN,
TCP_CLOSING, /* Now a valid state */
TCP_NEW_SYN_RECV,

TCP_MAX_STATES /* Leave at the end! */
};

利用这个功能你可以统计到TCP连接的状态详细情况，但不一定对你有任何作用。