Cilium入门指南：什么是eBPF CNI？

在当今快速发展的云原生环境中，容器化应用和微服务架构已成为主流。随之而来的是对高性能、高安全性以及可观测性网络解决方案日益增长的需求。Cilium正是在这样的背景下应运而生，它利用革命性的eBPF技术，重新定义了Kubernetes中的网络和安全。

什么是eBPF？

eBPF（extended Berkeley Packet Filter）是Linux内核中一项强大而灵活的技术。它允许开发者在不修改内核源码或加载内核模块的情况下，在内核中运行沙盒程序。这些eBPF程序可以挂载到网络堆栈的各个钩子点以及其他系统事件上，从而实现对网络数据包的高效过滤、监控和跟踪，以及对系统行为的洞察。

eBPF的核心优势在于其能够在内核空间执行，这意味着它能以极低的延迟处理数据包，并直接访问内核数据结构，从而实现：

高性能： eBPF程序直接在内核中运行，消除了用户空间和内核空间之间的数据拷贝开销，显著提升了网络处理效率。
灵活性： 开发者可以编写自定义逻辑来处理网络流量或监控系统事件，而无需等待内核更新。
安全性： eBPF程序在沙盒环境中运行，并通过内核验证器进行严格检查，确保它们不会破坏系统稳定性。
可观测性： eBPF提供了前所未有的深度，可以实时洞察网络流量、系统调用和进程行为。

什么是CNI？

CNI（Container Network Interface）是Kubernetes中定义容器网络配置的标准规范。CNI插件负责为容器（尤其是Pod）分配IP地址、配置网络连接、管理网络策略以及确保服务间的通信。简单来说，CNI就像是为Kubernetes集群中的每个Pod铺设网络管道的“水管工”，它确保了Pod能够互相通信，并与集群外部进行交互。

Cilium eBPF CNI：强强联合

Cilium是一个开源项目，它作为Kubernetes的CNI实现，利用eBPF的强大功能，为容器化应用提供了高级的网络、安全和可观测性。与传统的CNI解决方案（通常依赖iptables等工具）不同，Cilium通过eBPF程序直接在Linux内核中实时处理、过滤和监控数据包。

这种创新的方法带来了多项关键优势：

卓越的性能： Cilium利用eBPF在内核中进行高效的数据包处理，显著降低了网络延迟，并提高了吞吐量，这对于高并发、低延迟的微服务应用至关重要。
高级安全策略： Cilium能够基于应用层协议（如HTTP、gRPC、Kafka）而不是仅仅是IP地址或端口来强制执行安全策略。这意味着可以实现更细粒度的网络访问控制，例如，只允许特定微服务调用另一个微服务的特定API路径。它还可以在不修改应用代码或容器配置的情况下应用和更新安全策略。
增强的可观测性： Cilium，特别是结合其Hubble组件，提供了身份感知的网络流日志和进程上下文。这使得用户可以深入了解网络流量、实时监控和追踪网络流以及策略决策，极大地简化了故障排除和安全审计。
高可伸缩性： Cilium专为解决现代云原生环境和微服务架构中的网络和安全挑战而设计，能够提供高度可伸缩的解决方案，以适应不断增长的集群规模和流量需求。

Cilium入门指南

要开始使用Cilium，您通常需要一个正在运行的Kubernetes集群，并配置好kubectl命令行工具。Helm也是安装Cilium的常用方式。

以下是入门Cilium的一般步骤：

准备工作：
- 确保您有一个Kubernetes集群（例如：Minikube、Kind、GKE）。
- 安装并配置好kubectl。
安装Cilium CLI：
- Cilium CLI是安装和管理Cilium的推荐工具。您可以从Cilium官方网站或通过包管理器安装它。
安装Cilium到Kubernetes集群：
- 使用Cilium CLI，您可以执行简单的命令，例如cilium install，将Cilium安装到您的Kubernetes集群中。安装程序会自动尝试为您的环境选择最佳配置选项。
验证安装：
- 安装完成后，使用cilium status命令检查您的Cilium部署状态，确保所有组件（代理、操作员、Hubble）都正常运行。
启用Hubble（用于可观测性）：
- 为了可视化流量流并获得强大的可观测性，可以使用cilium hubble enable命令启用Hubble。然后，通过端口转发将Hubble UI暴露出来，以便在浏览器中访问。
部署演示应用：
- Cilium通常提供演示应用程序，例如“星球大战演示”，以帮助您可视化服务通信并测试网络策略。部署这些应用是了解Cilium如何工作的好方法。

Cilium的官方文档提供了在各种Kubernetes平台和特定配置上安装的详细说明。通过利用eBPF的强大功能，Cilium为云原生应用带来了前所未有的网络性能、安全性和可观测性，是构建现代化、弹性Kubernetes集群不可或缺的工具。