3.3.3 快速数据路径 XDP
2010 年，由 Intel 领导的 DPDK 实现了一个基于内核旁路（Kernel bypass）思想的高性能网络应用开发解决方案，并逐渐成为了独树一帜的成熟技术体系。但是 DPDK 也由于内核旁路这一前提，天然就无法与内核技术生态很好的结合。
2016 年，在 Linux Netdev 会议上，David S. Miller[1] 喊出了 “DPDK is not Linux” 的口号。同年，伴随着 eBPF 技术的成熟，Linux 内核终于迎来了属于自己的高速公路 —— XDP（eXpress Data Path，快速数据路径），其具有足以媲美 DPDK 的性能以及背靠 Linux 内核的多种独特优势。
1. XDP 概述
XDP 本质上是 Linux 内核网络模块中的一个 BPF Hook，能够动态挂载 eBPF 程序逻辑，使得 Linux 内核能够在数据报文到达 L2（网卡驱动层）时就对其进行针对性高速处理，无需再「循规蹈矩」地进入到内核网络协议栈。
如图 3-13 所示的 XDP 工作原理，XDP 程序在内核提供的网卡驱动中直接取得网卡收到的数据帧，然后直接送到用户态应用程序。应用程序利用 AF_XDP[2] 类型的 socket 接收数据。
图 3-13 XDP 流程概念
2. XDP 应用示例
前面讲过的 conntrack 实际上只是其 Netfilter 在 Linux 内核中的连接跟踪实现。换句话说，只要具备了 hook 能力，能拦截到进出主机的每个数据包，就完全可以摆脱 Netfilter，实现另外一套连接跟踪。
云原生网络方案 Cilium 在 1.7.4+ 版本就实现了这样一套独立的连接跟踪和 NAT 机制，其基本原理是：
- 基于 BPF hook 实现数据包的拦截功能（等价于 netfilter 的 hook 机制）。
- 在 BPF hook 的基础上，实现一套全新的 conntrack 和 NAT。
因此使用 Cilium 方案的 Kubernetes 网络模型，即便在 Node 节点卸载 Netfilter，也不会影响 Cilium 对 Kubernetes ClusterIP、NodePort、ExternalIPs 和 LoadBalancer 等功能的支持。
图 3-14 conntrack Cilium 方案
由于 Cilium 方案的连接跟踪机制独立于 Netfilter，因此它的 conntrack 和 NAT 信息也没有存储在内核中的 conntrack table 和 NAT table 中，常规的 conntrack/netstats/ss/lsof 等工具看不到 nat、conntrack 数据，所以需要另外使用 Cilium 的命令查询，例如：
$ cilium bpf nat list
$ cilium bpf ct list global