upf-bpf：加速移动核心网络的5G UPF解决方案

upf-bpf：加速移动核心网络的5G UPF解决方案

upf-bpf An In-Kernel Solution Based on eBPF / XDP for 5G UPF 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/up/upf-bpf

项目介绍

upf-bpf 是一个开源的 C++ 库，它通过 BPF/XDP 技术为移动核心网络（5G/LTE）的用户平面提供高速数据包处理能力。该项目已成功整合到 OAI 5G UPF 组件中，旨在提升用户平面的处理速度和灵活性。

项目技术分析

upf-bpf 项目的核心是利用 BPF（伯克利包过滤）和 XDP（数据包处理驱动）技术，这些技术在内核级别提供高效的数据包处理能力。BPF/XDP 允许在数据包到达用户空间之前，直接在内核中对其进行处理，从而避免了传统数据包处理中的多次上下文切换和复制操作，极大提高了处理速度。

项目基于以下 3GPP 技术规范：

• LTE; 5G; 控制平面与用户平面节点之间的接口（3GPP TS 29.244 版本 16.5.0 Release 16）
• 5G; 5G 系统体系结构（3GPP TS 23.501 版本 16.5.0 Release 16）

这些技术规范的遵循确保了 upf-bpf 在实际的 5G 网络环境中能够高效、准确地处理数据包。

项目及技术应用场景

upf-bpf 的设计目标是加速第三方 UPF/5G 或 SPGWu/LTE 组件的数据包处理。这对于那些没有启用快速数据包处理或需要与其他快速数据包处理解决方案（如 DPDK）共存的场景尤其有用。以下是几个可能的应用场景：

• 边缘计算（MEC）
• 5G 非公共网络（Non Public Networks）
• 专用部署（on-premise）
• 5G 企业网络

upf-bpf 项目的架构分为管理层和数据处理层。管理层负责接收第三方 UPF/SPGWu 组件的请求，以管理 PFCP（Packet Forwarding Control Protocol）会话和BPF程序的生命周期。数据处理层则由 BPF/XDP 程序组成，负责处理用户平面流量。

项目特点

upf-bpf 项目的特点如下：

1. 内核级快速数据包处理：利用 BPF/XDP 技术直接在内核中处理数据包，减少了处理延迟。
2. 灵活的可编程数据平面：项目支持灵活的编程，用户可以根据需要定义和修改数据包处理规则。
3. 跨平台便携性：得益于 CO-RE（Compile Once - Run Everywhere）技术，项目可以在不同的系统上运行。

以下是项目支持的几个关键特性：

• 管理层：支持 PFCP 会话、PDR（Packet Detection Rule）、FAR（Forwarding Action Rule）的 CRUD 操作。
• 数据处理层：支持 UDP 和 GTP 数据包解析，基于 PDR 的流量检测，以及基于 FAR 的流量转发。

项目还计划支持 QER（QoS Enforcement Rule）、CO-RE 追踪和与 OpenAirInterface 的 PoC（Proof of Concept）。

总结

upf-bpf 作为一个开源项目，为移动核心网络的数据包处理提供了一个高效的解决方案。通过利用 BPF/XDP 技术，该项目能够极大提升数据包处理的性能，为多种网络应用场景提供了强大的支持。无论是对于边缘计算、非公共网络还是企业网络，upf-bpf 都能够提供必要的性能优化，使得 5G 网络更加高效、可靠。对于网络工程师和开发者来说，upf-bpf 无疑是一个值得关注的优秀项目。

upf-bpf An In-Kernel Solution Based on eBPF / XDP for 5G UPF 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/up/upf-bpf