[導(dǎo)讀]相關(guān)閱讀：《eBPF技術(shù)應(yīng)用云原生網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐系列之kubernetes網(wǎng)絡(luò)》背景介紹Kubernetes中的網(wǎng)絡(luò)功能，主要包括POD網(wǎng)絡(luò)，service網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)策略組成。其中POD網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)策略，都是規(guī)定了模型，沒有提供默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。而service網(wǎng)絡(luò)作為Kubernetes的特色...
相關(guān)閱讀：《eBPF技術(shù)應(yīng)用云原生網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐系列之kubernetes網(wǎng)絡(luò)》
背景介紹
Kubernetes 中的網(wǎng)絡(luò)功能，主要包括 POD 網(wǎng)絡(luò)，service 網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)策略組成。其中 POD 網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)策略，都是規(guī)定了模型，沒有提供默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。而 service 網(wǎng)絡(luò)作為 Kubernetes 的特色部分，官方版本持續(xù)演進(jìn)了多種實(shí)現(xiàn)：
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service 實(shí)現(xiàn)
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說明
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userspace 代理模式
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kube-proxy 負(fù)責(zé) list/watch，規(guī)則設(shè)置，用戶態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)。
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iptables 代理模式
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kube-proxy 負(fù)責(zé) list/watch，規(guī)則設(shè)置。IPtables 相關(guān)內(nèi)核模塊負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)。
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IPVS 代理模式
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kube-proxy 負(fù)責(zé) list/watch，規(guī)則設(shè)置。IPVS 相關(guān)內(nèi)核模塊負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)。
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在 Kubernetes 中先后出現(xiàn)的幾種 Service 實(shí)現(xiàn)中，整體都是為了提供更高的性能和擴(kuò)展性。
Service 網(wǎng)絡(luò)，本質(zhì)上是一個(gè)分布式的服務(wù)器負(fù)載均衡，通過 daemonset 方式部署的 kube-proxy，監(jiān)聽 endpoint 和 service 資源，并在 node 本地生成轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)。目前在生產(chǎn)環(huán)境中主要是 iptables 和 IPVS 方式，原理如下：
在本文中，介紹使用 socket eBPF 在 socket 層面完成負(fù)載均衡的邏輯，消除了逐報(bào)文 NAT 轉(zhuǎn)換處理，進(jìn)一步提升 Service 網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
基于 socket eBPF 的數(shù)據(jù)面實(shí)現(xiàn)
socket eBPF 數(shù)據(jù)面簡介
無論 kube-proxy 采用 IPVS 還是 tc eBPF 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)加速模式，每個(gè)從 pod 發(fā)出網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求都必然經(jīng)過 IPVS 或者 tc eBPF，即 PODServicePOD，隨著流量的增加必然會(huì)有性能開銷, 那么是否可以直接在連接中將 service的clusterIP 的地址直接換成對(duì)應(yīng)的 pod ip。基于 Kube-proxy IPVS 實(shí)現(xiàn)的 service 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是基于逐報(bào)處理 session 的方式來實(shí)現(xiàn)。
利用 socket eBPF，可以在不用直接處理報(bào)文和 NAT 轉(zhuǎn)換的前提下，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡邏輯。Service 網(wǎng)絡(luò)在同步上優(yōu)化成 PODPOD，從而使Service 網(wǎng)絡(luò)性能基本等同于 POD 網(wǎng)絡(luò)。軟件結(jié)構(gòu)如下：
在 Linux 內(nèi)核中，利用 BPF_PROG_TYPE_CGROUP_SOCK 類型的 eBPF hook 可以針對(duì) socket 系統(tǒng)調(diào)用掛接 hook，插入必要的 EBPF 程序。
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通過 attach 到特定的 cgroup 的文件描述符，可以控制 hook 接口的作用范圍。
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利用 sock eBPF hook，我們可以在 socket 層面劫持特定的 socket 接口，來完成完成負(fù)載均衡邏輯。
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POD-SVC-POD 的轉(zhuǎn)發(fā)行為轉(zhuǎn)換成 POD-POD 的轉(zhuǎn)發(fā)行為。
當(dāng)前 Linux 內(nèi)核中不斷完善相關(guān)的 hook，支持更多的 bpf_attach_type，部分距離如下：BPF_CGROUP_INET_SOCK_CREATEBPF_CGROUP_INET4_BINDBPF_CGROUP_INET4_CONNECTBPF_CGROUP_UDP4_SENDMSGBPF_CGROUP_UDP4_RECVMSGBPF_CGROUP_GETSOCKOPTBPF_CGROUP_INET4_GETPEERNAMEBPF_CGROUP_INET_SOCK_RELEASE
TCP 工作流程
TCP 由于是有基于連接的，所以實(shí)現(xiàn)非常簡明，只需要 hook connect 系統(tǒng)調(diào)用即可，如下所示：connect 系統(tǒng)調(diào)用劫持邏輯：1. 從 connect 調(diào)用上下文中取 dip dport，查找 svc 表。找不到則不處理返回。
2. 查找親和性會(huì)話，如果找到，得到 backend_id，轉(zhuǎn) 4。否則轉(zhuǎn) 3。
3. 隨機(jī)調(diào)度，分配一個(gè) backend。
4. 根據(jù) backend_id，查 be 表，得到 be 的 IP 端口。
5. 更新親和性信息。
6. 修改 connect 調(diào)用上下文中的 dip dport 為 be 的 ip port。
7. 完成。
在 socket 層面就完成了端口轉(zhuǎn)換，對(duì)于 TCP 的 clusterip 訪問，基本上可以等同于 POD 之間東西向的通信，將 clusterip 的開銷降到最低。
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不需要逐包的 dnat 行為。
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不需要逐包的查找 svc 的行為。
UDP 工作流程
UDP 由于是無連接的，實(shí)現(xiàn)要復(fù)雜一些，如下圖所示：nat_sk 表的定義參見：LB4_REVERSE_NAT_SK_MAP
劫持 connect 和 sendmsg 系統(tǒng)調(diào)用：1. 從系統(tǒng)調(diào)用調(diào)用上下文中取 dip dport，查找 svc 表。找不到則不處理返回。
2. 查找親和性會(huì)話，如果找到，得到 backend_id，轉(zhuǎn) 4，否則轉(zhuǎn) 3。
3. 隨機(jī)調(diào)度，分配一個(gè) backend。
4. 根據(jù) backend_id，查 be 表，得到 be 的 IP 端口。
5. 更新親和性的相關(guān)表。
6. 更新 nat_sk 表，key 為 be 的 ip port，value 為 svc的vip vport。
7. 修改系統(tǒng)調(diào)用上下文中的 dip dport 為 be 的 ip port。
8. 完成。劫持 recvmsg 系統(tǒng)調(diào)用1. 從系統(tǒng)調(diào)用上下文中遠(yuǎn)端 IP port，查找 NAT_SK 表，找不到則不處理返回。
2. 找到，取出其中的 IP port，用來查找 svc 表，找不到，則刪除 nat_sk 對(duì)應(yīng)表項(xiàng)，返回。
3. 使用 nat_sk 中找到的 ip port，設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用上下文中遠(yuǎn)端的 IP port。
4. 完成。關(guān)于地址修正問題
基于 socket eBPF 實(shí)現(xiàn)的 clusterIP，在上述基本轉(zhuǎn)發(fā)原理之外，還有一些特殊的細(xì)節(jié)需要考慮,其中一個(gè)需要特殊考慮就是 peer address 的問題。和 IPVS之類的實(shí)現(xiàn)不同，在 socket eBPF 的 clusterIP 上，client 是和直接和 backend 通信的，中間的 service 被旁路了?；仡櫼幌罗D(zhuǎn)發(fā)路徑如下：
此時(shí)，如果 client 上的 APP 調(diào)用 getpeername 之類的接口查詢 peer address，這個(gè)時(shí)候獲取到的地址和 connect 發(fā)起的地址是不一致的，如果 app對(duì)于 peeraddr 有判斷或者特殊用途，可能會(huì)有意外情況。
針對(duì)這種情況，我們同樣可以通過 eBPF 在 socket 層面來修正：1、在guest kernel 上新增 bpf_attach_type，可以對(duì) getpeername 和 getsockname 增加 hook 處理。
2、發(fā)起連接的時(shí)候，在相應(yīng)的 socket hook 處理中，定義 map 記錄響應(yīng)的VIP:VPort 和 RSIP:RSPort 的對(duì)用關(guān)系。3、當(dāng) APP 要調(diào)用 getpeername/getsockname 接口的時(shí)候，利用 eBPF 程序修正返回的數(shù)據(jù)：修改上下文中的遠(yuǎn)端的 IP port為vip vport。
總結(jié)
和TC-EBPF/IPVS性能對(duì)比
測試環(huán)境：4vcpu 8G mem 的安全容器實(shí)例，單 client 單 clusterip 12 backend。socket BPF：基于 socket ebpf 的 service 實(shí)現(xiàn)。tc eBPF：基于 cls-bpf 的 service 實(shí)現(xiàn)，目前已經(jīng)在 ack 服務(wù)中應(yīng)用。IPVS-raw：去掉所有安全組規(guī)則和 veth 之類開銷，只有 IPVS 轉(zhuǎn)發(fā)邏輯的 service 實(shí)現(xiàn)。socket BPF 在所有性能指標(biāo)上，均有不同程度提升。大量并發(fā)的短連接，基本上吞吐提升 15%，時(shí)延降低 20%。轉(zhuǎn)發(fā)性能比較（QPS）90%轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)比較（ms）
繼續(xù)演進(jìn)
eBPF does to Linux what JavaScript does to HTML.-- Brendan Gregg基于 socket eBPF 實(shí)現(xiàn)的 service，大大簡化了負(fù)載均衡的邏輯實(shí)現(xiàn)，充分體現(xiàn)了 eBPF 靈活、小巧的特點(diǎn)。eBPF 的這些特點(diǎn)也很契合云原生場景，目前，該技術(shù)已在阿里云展開實(shí)踐，加速了 kubernetes 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。我們會(huì)繼續(xù)探索和完善更多的 eBPF 的應(yīng)用案例，比如 IPv6、network policy 等。
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LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
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驅(qū)動(dòng)電源
在工業(yè)自動(dòng)化蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，工業(yè)電機(jī)作為核心動(dòng)力設(shè)備，其驅(qū)動(dòng)電源的性能直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中，反電動(dòng)勢抑制與過流保護(hù)是驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，集成化方案的設(shè)計(jì)成為提升電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能的關(guān)鍵。
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工業(yè)電機(jī)
驅(qū)動(dòng)電源
LED 驅(qū)動(dòng)電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”，其穩(wěn)定性直接決定了整個(gè)照明設(shè)備的使用壽命。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，LED 驅(qū)動(dòng)電源易損壞的問題卻十分常見，不僅增加了維護(hù)成本，還影響了用戶體驗(yàn)。要解決這一問題，需從設(shè)計(jì)、生...
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驅(qū)動(dòng)電源
照明系統(tǒng)
散熱
電動(dòng)汽車(EV)作為新能源汽車的重要代表，正逐漸成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其性能直接影響到電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和...
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電動(dòng)汽車
新能源
驅(qū)動(dòng)電源
在現(xiàn)代城市建設(shè)中，街道及停車場照明作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市的公共安全、居民生活質(zhì)量和能源利用效率。隨著科技的進(jìn)步，高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨(dú)特的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)光源，成為大功率區(qū)域...
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發(fā)光二極管
驅(qū)動(dòng)電源
LED
在LED照明技術(shù)日益普及的今天，LED驅(qū)動(dòng)電源的電磁干擾(EMI)問題成為了一個(gè)不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會(huì)影響LED燈具的正常工作，還可能對(duì)周圍電子設(shè)備造成不利影響，甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此，采取有效的硬件措施來解決L...
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LED照明技術(shù)
電磁干擾
驅(qū)動(dòng)電源
開關(guān)電源具有效率高的特性,而且開關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機(jī)重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動(dòng)電源
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LED
驅(qū)動(dòng)電源
開關(guān)電源
LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
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隧道燈
驅(qū)動(dòng)電源
LED驅(qū)動(dòng)電源在LED照明系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。由于LED具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，使得LED照明在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，LED的電流、電壓特性需要特定的驅(qū)動(dòng)電源才能正常工作。本文將介紹常用的LED驅(qū)動(dòng)電...
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LED驅(qū)動(dòng)電源
led照明
LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
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驅(qū)動(dòng)電源
高壓工頻交流
崧盛股份9日發(fā)布投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表，就植物照明發(fā)展趨勢、行業(yè)壁壘等問題進(jìn)行分享。植物照明未來市場需求廣闊崧盛股份指出，植物照明將會(huì)走向長期產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。主要原因有三：第一，LED植物照明賦能終端種植更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于LE...
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崧盛股份
驅(qū)動(dòng)電源
在當(dāng)今高度發(fā)展的技術(shù)中，電子產(chǎn)品的升級(jí)越來越快，LED燈技術(shù)也在不斷發(fā)展，這使我們的城市變得豐富多彩。 LED驅(qū)動(dòng)電源將電源轉(zhuǎn)換為特定的電壓和電流，以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。通常情況下：LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流電(即...
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驅(qū)動(dòng)電源
高壓直流
人類社會(huì)的進(jìn)步離不開社會(huì)上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成，比如LED電源。
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驅(qū)動(dòng)電源
低壓直流
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的生活帶來各種便利，為我們提供各種各樣生活信息，造福著我們?nèi)祟悺ED驅(qū)動(dòng)電源實(shí)際上是一種電源，但是它是一種特定的電源，用于驅(qū)動(dòng)LED發(fā)射帶有電壓或電流的光。 因此，LE...
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驅(qū)動(dòng)電源
電流
LED燈作為一種新型節(jié)能和無污染光源，由于其特有的發(fā)光照明特性，在現(xiàn)代照明應(yīng)用中發(fā)揮著革命性的作用。作為 LED 照明產(chǎn)業(yè)鏈中最為核心的部件之一，LED 驅(qū)動(dòng)電源的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)所存在的可靠性低、成本高等典型問題一直制約著...
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LED
驅(qū)動(dòng)電源
隨著社會(huì)的快速發(fā)展，LED技術(shù)也在飛速發(fā)展，為我們的城市的燈光煥發(fā)光彩，讓我們的生活越來越有趣，那么你知道LED需要LED驅(qū)動(dòng)電源嗎?那么你知道什么是LED驅(qū)動(dòng)電源嗎?
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開關(guān)電源
驅(qū)動(dòng)電源
早前有新聞稱，Cree在2018年開始宣布轉(zhuǎn)型高科技半導(dǎo)體領(lǐng)域，并一邊逐漸脫離照明與LED相關(guān)業(yè)務(wù)，一邊持續(xù)投資半導(dǎo)體。在今日，Cree宣布與SMART Global Holdings, Inc.達(dá)成最終協(xié)議，擬將LED...
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led照明
