XDP 简介

XDP（eXpress Data Path）是 Linux 内核中的一种高性能、可编程网络数据包处理机制。它允许开发者在非常早的网络包接收路径（驱动层）对数据包进行处理，从而实现更高效的数据包过滤、转发或丢弃等功能。XDP 主要应用于网络安全、DDOS 防护、高性能负载均衡等场景。

XDP 工作原理

XDP 程序在网络驱动层（内核空间）直接运行，能够在数据包上送协议栈之前进行处理。它基于 eBPF 技术，可以动态加载和卸载，不需要重启内核或驱动。

其典型工作流程如下：

  1. 接收数据包：网卡驱动收到数据包。
  2. 运行 XDP 程序：在驱动层调用已加载的 XDP 程序进行处理。
  3. 做出决策：
    • XDP_PASS：允许数据包进入内核协议栈。
    • XDP_DROP：丢弃数据包。
    • XDP_TX：直接将数据包发送回收到的网卡端口。
    • XDP_REDIRECT：将数据包重定向到另一个接口或用户空间。
  4. 后续处理：根据 XDP 程序的返回值，驱动对数据包做相应处理。

XDP 的优点

  • 低延迟、高性能：减少上下文切换和协议栈开销，适合高性能网络场景。
  • 可编程性强：基于 eBPF，可以灵活定制数据包处理逻辑。
  • 无需修改内核或重启服务：XDP 程序可以动态加载和卸载。

XDP 简单使用示例

1. 安装依赖

XDP 依赖于较新的 Linux 内核（4.8+），建议使用较新的发行版。开发和加载 XDP 程序可以用 libbpf 库和 iproute2 工具。

sudo apt update
sudo apt install clang llvm libbpf-dev gcc-multilib iproute2

2. 编写 XDP 程序

下面是一个简单的 XDP 程序，用于丢弃所有 ICMP 数据包（例如 ping 测试）：

// xdp_drop_icmp.c
#include <linux/bpf.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/icmp.h>
#include <bpf/bpf_helpers.h>

SEC("xdp")
int xdp_drop_icmp(struct xdp_md *ctx) {
    void *data_end = (void *)(long)ctx->data_end;
    void *data = (void *)(long)ctx->data;
    struct ethhdr *eth = data;

    // 以太网头部长度检查
    if ((void *)(eth + 1) > data_end)
        return XDP_PASS;
    // 只处理 IP 包
    if (eth->h_proto != __constant_htons(ETH_P_IP))
        return XDP_PASS;

    struct iphdr *ip = data + sizeof(struct ethhdr);
    if ((void *)(ip + 1) > data_end)
        return XDP_PASS;
    // 丢弃 ICMP 包
    if (ip->protocol == IPPROTO_ICMP)
        return XDP_DROP;

    return XDP_PASS;
}

char _license[] SEC("license") = "GPL";

3. 编译 XDP 程序

clang -O2 -target bpf -c xdp_drop_icmp.c -o xdp_drop_icmp.o

4. 加载 XDP 程序

使用 ip 工具将 XDP 程序加载到指定网卡（如 eth0）：

sudo ip link set dev eth0 xdp obj xdp_drop_icmp.o

5. 卸载 XDP 程序

sudo ip link set dev eth0 xdp off

参考资料