本文主要是介绍TCP-BPF ：通过BPF定制TCP行为，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
TCP-BPF ：通过BPF定制TCP行为
作者介绍
jianmingfan@126.com 如何以通俗的方式讲解技术
前腾讯云专家工程师，长期专注于操作系统，网络，BPF技术发展。
TCP-BPF又名sockops，由facebook工程师开发。它的缘起是工程师考虑如何针对数据中心内部的网络特征，定制TCP参数，优化TCP的表现。例如可以灵活的修改TCP 缓冲区大小，SYN RTO, SYN-ACK RTO， 初始拥塞窗口等参数。插上BPF的翅膀，TCP-BPF表现出了其超能力。例如可编程，易部署升级，调优能力强等。这些都是传统的调优方法所不能及的。那么TCP-BPF 都能干些什么事情呢？其能力的边界在哪里呢？如何降低其学习门槛呢？从这些问题出发，本文介绍了TCP-BPF背后的设计思路和源码实现，同时也给出了案例分析。遇到部分TCP参数，也给出了一些解释。希望此文能帮助开发者理解TCP-BPF的潜能，并有助于迅速上手。
介绍
Linux 本身提供了一些机制可以修改TCP的一些参数。
- setsockopt
我们知道当我们建立了socket 之后，可以通过setsockopt 修改一些TCP的参数，例如SO_RCVBUF可以设置接受缓冲区大小。这种机制需要修改应用层代码。 - ip-route
通过ip route可以基于route信息调整一些tcp参数。例如initcwnd 参数可以设置某一条路由上的tcp 连接的初始拥塞窗口大小。 - sysctl
通过sysctl 可以修改一些TCP参数，但是它以网络命名空间为粒度，使用起来也有诸多不便之处。
读者可能还能举出其他的定制方法，例如在内核中增加新的TCP option，用户态协议栈等。前者部署周期漫长，后者还存在诸多的问题，应用范围受限。
针对以上方法的局限性，facebook 工程师基于BPF技术实现了一套TCP-BPF框架，并把这些框架提交到了内核主干了。这个方法一开始只是针对数据中心的场景，修改了SYN，SYN-ACT RTO, 初始拥塞窗口等参数。后来随着钩子越来越丰富，其使用场景就远远超过了这些参数了。
设计概论
相对于其他类型的BPF程序，TCP-BPF可以说是有其自身的一些特点。
cgroupv2
TCP-BPF 是一种新的BPF 程序的类型，它和cgroupv2紧密绑定的。用户首先要创建一个cgroupv2的组，将BPF程序挂载到该组。为什么要这么做呢？其设计的初衷是属于不同组的应用程序可以挂载不同的BPF 程序。这样就可以为不同组的应用设计不同的策略和BPF程序呢。
一个BPF 程序，多个调用点
读者知道，目前的BPF程序的使用模式一般都是一种程序类型对应一个内核中的调用点，例如XDP，TC ，其对应的调用点都是唯一的。但是TCP-BPF这种程序类型是一个例外。一段TCP-BPF程序可以从TCP执行过程中的多个调用点进入。那么在BPF程序中如何区分不同的调用点呢？答案是不同的调用点会传入不同的ops 值到BPF程序中。
那么这么复杂的设计初衷是什么呢？为了完成一件事情，往往需要一段BPF程序，在不同的调用点紧密合作。比方说，为了优化数据中心内部的TCP连接，需要同时将SYN RTO, SYN-ACK RTO，socket 缓冲区设置成小值，而这几个操作就需要从不同的调用点进入。假如不同的调用点对应不同的BPF程序，那么上述的协作就非常困难。
遍布TCP协议栈的钩子
在最新的5.15的Linux内核代码中，已经有15个TCP-BPF的钩子了，而且还在持续增加。透过这些钩子可以一窥其能力。通过这些钩子可以充分的了解TCP连接的状态，从而对它进行运行时调整。例如可以通过BPF实现自定义的TCP option；覆盖TCP默认的参数，例如SYN RTO （SYN 超时重传的时间)，还可以和sockhash 配合，为主机内进程网络通信提供捷径。
helper 函数
读者朋友也许会说以上介绍的钩子很强大，可是还有很多参数不能修改啊，例
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