诞生背景

Linux内核的TCP/IP协议栈在诞生之初更注重的是通用性，随着技术的发展，10G、25G、100G甚至更高规格的网卡出现，原生的TCP/IP协议栈的开销会更容易被注意到。

在2010年时，Intel领导提出了DPDK高性能网络应用开发解决方案，全称Data Plane Development Kit。

使用DPDK开发的应用的网络数据包在传递的时候，数据将绕过Linux TCP/IP内核协议栈。

也正式由于DPDK绕开Linux TCP/IP协议栈的原因，Linux开发者们认为，并不是最好的解决方案。2016年，随着eBPF技术的成熟，Linux内核迎来了自己的高速网络通道XDP。

XDP具有在特定使用条件下媲美DPDK性能的同时，能更加与Linux内核整合。但是需要注意的是，目前Linux内核只有ingress链路的XDP能力，对于egress链路的数据，暂时没有XDP支持。

XDP的架构图如下图

XDP运行在TCP/IP协议栈与网络设备/驱动之间，对于接收到的网络请求，可以更早地执行DROP丢弃或FORWARD转发，并且具备修改网络数据包的能力。

XDP加载模式

XDP有三种加载模式，分别是Generic模式、Native模式和Offload模式，这三种模式运行的注册点位不一样，性能也会有一定区别
性能排序从强到弱：Offload > Native > Generic

1. Generic模式

XDP_FLAGS_SKB_MODE
若网卡和驱动都没原生支持XDP运行的话，Linux内核提供了通用的XDP加载方式，这种方式不需要对驱动程序进行任何修改，hook运行在网络堆栈较后面阶段，因此性能相比另外两种方法较差。

从代码来看，这个模式的hook点位在`

1	static int __netif_receive_skb_core(struct sk_buff pskb, bool pfmemalloc,struct packet_type ppt_prev)

在这个方法中通过do_xdp_generic方法来进行处理。

2. Native模式

XDP_FLAGS_DRV_MODE
这种模式需要网卡的驱动程序支持，运行的hook点位挂载在网卡驱动的poll()方法，当驱动rx队列有数据时，就可以立刻进行处理。

这篇博客中记录了 https://blog.csdn.net/already_skb/article/details/123073814

3. Offload模式

XDP_FLAGS_HW_MODE
这种模式需要网卡硬件支持，运行在这种模式时，相关的XDP程序会被加载到网卡上运行，XDP部分的逻辑理论不再需要CPU的占用，但是支持这种模式的网卡不太多，已知支持的是Netronome NFP系列服务器网卡。

在CSDN上找到了有一个大佬分析Native和Generic的hook点位的记录，可以看看大佬的文章学习一下找hook点位的过程

Native：https://blog.csdn.net/already_skb/article/details/123073814 
Generic：https://blog.csdn.net/already_skb/article/details/123091334

XDP 函数返回值

XDP_ABORTED = 0,
XDP_DROP,
XDP_PASS,
XDP_TX,
XDP_REDIRECT,

XDP_ABORTED：程序运行异常的时候退出，数据包相当于XDP_DROP，在XDP_DROP的基础上，可以在内核tracepipe中看到异常事件
XDP_DROP：丢弃这个数据包
XDP_PASS：数据包交付到内核TCP/IP协议栈继续传输
XDP_TX：将数据包从接收的网卡发出去
XDP_REDIRECT：类似XDP_TX，但是可以用别的网卡发送

应用XDP技术的项目

负载均衡器：https://github.com/davidcoles/vc5
负载均衡器：https://github.com/MageekChiu/xdp4slb
NetBird团队使用XDP在多个DNS解析器之间共享默认53端口：https://netbird.io/knowledge-hub/using-xdp-ebpf-to-share-default-dns-port-between-resolvers
基于XDP实现类似TCPDUMP功能：https://github.com/xdp-project/xdp-tools/tree/master/xdp-dump

这一篇简单介绍了一下XDP技术，屏幕前的你应该对XDP技术有了一定的了解。在之后的推送中，我会分别利用python+bcc方式和libbpf方式来演示XDP程序的开发，展示对ICMP包进行丢包、修改等操作。

魔趣典藏阁

eBPF：XDP，内核高速路