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分类: Unix/Linux

eBPF 介绍

eBPF 介绍

很早前就想写一篇关于eBPF的文章,但是迟迟没有动手,这两天有点时间,所以就来写一篇,这文章主要还是简单的介绍eBPF 是用来干什么的,并通过几个示例来介绍是怎么玩的,这个技术非常非常之强,Linux 操作系统的观测性实在是太强大了,并在 BCC 加持下变得一览无余。这个技术不是一般的运维人员或是系统管理员可以驾驭的,这个还是要有底层系统知识并有一定开发能力的技术人员才能驾驭的了的。我在这篇文章的最后给了个彩蛋。

介绍

eBPF(extened Berkeley Packet Filter)是一种内核技术,它允许开发人员在不修改内核代码的情况下运行特定的功能。eBPF 的概念源自于 Berkeley Packet Filter(BPF),后者是由贝尔实验室开发的一种网络过滤器,可以捕获和过滤网络数据包。

出于对更好的 Linux 跟踪工具的需求,eBPF 从 dtrace中汲取灵感,dtrace 是一种主要用于 Solaris 和 BSD 操作系统的动态跟踪工具。与 dtrace 不同,Linux 无法全面了解正在运行的系统,因为它仅限于系统调用、库调用和函数的特定框架。在Berkeley Packet Filter  (BPF)(一种使用内核 VM 编写打包过滤代码的工具)的基础上,一小群工程师开始扩展 BPF 后端以提供与 dtrace 类似的功能集。 eBPF 诞生了。2014 年随 Linux 3.18 首次限量发布,充分利用 eBPF 至少需要 Linux 4.4 以上版本

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从一次经历谈 TIME_WAIT 的那些事

从一次经历谈 TIME_WAIT 的那些事

今天来讲一讲TCP 的 TIME_WAIT 的问题。这个问题尽人皆知,不过,这次遇到的是不太一样的场景,前两天也解决了,正好写篇文章,顺便把 TIME_WAIT 的那些事都说一说。对了,这个场景,跟我开源的探活小工具 EaseProbe 有关,我先说说这个场景里的问题,然后,顺着这个场景跟大家好好说一下这个事。

问题背景

先说一下背景,EaseProbe 是一个轻量独立的用来探活服务健康状况的小工具,支持http/tcp/shell/ssh/tls/host以及各种中间件的探活,然后,直接发送通知到主流的IM上,如:Slack/Telegram/Discrod/Email/Team,包括国内的企业微信/钉钉/飞书, 非常好用,用过的人都说好 😏。

这个探活工具在每次探活的时候,必须要从头开始建立整个网络链接,也就是说,需要从头开始进行DNS查询,建立TCP链接,然后进行通信,再关闭链接。这里,我们不会设置 TCP 的 KeepAlive 重用链接,因为探活工具除了要探活所远端的服务,还要探活整个网络的情况,所以,每次探活都需要从新来过,这样才能捕捉得到整个链路的情况。

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Unix 50 年:Ken Thompson 的密码

Unix 50 年:Ken Thompson 的密码

50年前,除了Apollo上天之外,还有一个大事的发生,就是Unix操作系统的诞生,若干年前我写过《Unix的传奇,上篇下篇》,Unix是我入行前十年伴我成长的操作系统,虽然现在Linux早已接过了Unix的时代交接棒,但是,Unix文化对我个人的技术观影响是非常大的(注:《Unix编程艺术》是一本对影响我很深的书),而对于 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie 这两位 Unix 的缔造者,也是计算机圈中的神一般的人物。今天,Dennis已经去逝,Ken在Google里跟 Rob Pike和 Robert Griesemer 这两位大神在开发Go语言。

P.S. 今年,我一直想写篇Unix 50周年纪念的文章,但一直无从下手,因为不想写过大的命题,如果能写个轶事最好不过。正好过完国庆节,技术圈里有个“热搜”——Ken Thompson的密码。但一直没有时间,所以拖到今天才写下来。

正文开始,2014年,有个叫Leah Neukirchen的程序员(blog)在 BSD 3 的源代码中的 /etc/passwd 看到了早年Unix黑客们的被 hash了的密码,该文件如下所示:

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打造高效的工作环境 – Shell 篇

打造高效的工作环境 – Shell 篇

注:本文由雷俊(Javaer/Emacser)和我一起编辑,所以文章版权归雷俊与我共同所有,转载者必需注明出处和我们两位作者。原文最早发于酷壳微信公众号,后来我又做了一些修改,再发到博客这边。

程序员是一个很懒的群体,总想着能够让代码为自己干活,他们不断地把工作生活中的一些事情用代码自动化了,从而让整个社会的效率运作地越来越高。所以,程序员在准备去优化这个世界的时候,都会先要优化自己的工作环境,是所谓“工欲善其事,必先利其器”。

我们每个程序员都应该打造一套让自己更为高效的工作环境。那怕就是让你少输入一次命令,少按一次键,少在鼠标和键盘间切换一次,都会让程序员的工作变得更为的高效。所以,程序员一般需要一台性能比较好,不会因为开了太多的网页或程序就卡得不行的电脑,还要配备多个显示器,一个显示器写代码,一个查文档,一个测试运行结果,而不必在各种窗口来来回回的切换……在大量的窗口间切换经常会迷路,而且也容易出错(分不清线上或测试环境)……

除了硬件上的装备,软件上也是能够提升程序员生产力的地方,在软件层面提升程序员生产力的东西有一个很重要的事就是命令行和脚本,使用鼠标和图形界面则会大大降低程序员的生产力。酷壳以前也写过一些,如《你可能不知道的Shell》和《 应该知道的Linux技巧》,但是Unix/Linux Shell就是一个大宝库,怎么写也写不完,不然,怎么会有“Where is the Shell, there is a way”。

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记一次Kubernetes/Docker网络排障

记一次Kubernetes/Docker网络排障

昨天周五晚上,临下班的时候,用户给我们报了一个比较怪异的Kubernetes集群下的网络不能正常访问的问题,让我们帮助查看一下,我们从下午5点半左右一直跟进到晚上十点左右,在远程不能访问用户机器只能远程遥控用户的情况找到了的问题。这个问题比较有意思,我个人觉得其中的调查用到的的命令以及排障的一些方法可以分享一下,所以写下了这篇文章。

问题的症状

用户直接在微信里说,他们发现在Kuberbnetes下的某个pod被重启了几百次甚至上千次,于是开启调查这个pod,发现上面的服务时而能够访问,时而不能访问,也就是有一定概率不能访问,不知道是什么原因。而且并不是所有的pod出问题,而只是特定的一两个pod出了网络访问的问题。用户说这个pod运行着Java程序,为了排除是Java的问题,用户用 docker exec -it 命令直接到容器内启了一个 Python的 SimpleHttpServer来测试发现也是一样的问题。

我们大概知道用户的集群是这样的版本,Kuberbnetes 是1.7,网络用的是flannel的gw模式,Docker版本未知,操作系统CentOS 7.4,直接在物理机上跑docker,物理的配置很高,512GB内存,若干CPU核,上面运行着几百个Docker容器。

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Linux PID 1 和 Systemd

Linux PID 1 和 Systemd

要说清 Systemd,得先从Linux操作系统的启动说起。Linux 操作系统的启动首先从 BIOS 开始,然后由 Boot Loader 载入内核,并初始化内核。内核初始化的最后一步就是启动 init 进程。这个进程是系统的第一个进程,PID 为 1,又叫超级进程,也叫根进程。它负责产生其他所有用户进程。所有的进程都会被挂在这个进程下,如果这个进程退出了,那么所有的进程都被 kill 。如果一个子进程的父进程退了,那么这个子进程会被挂到 PID 1 下面。(注:PID 0 是内核的一部分,主要用于内进换页,参看:Process identifier

SysV Init

PID 1 这个进程非常特殊,其主要就任务是把整个操作系统带入可操作的状态。比如:启动 UI – Shell 以便进行人机交互,或者进入 X 图形窗口。传统上,PID 1 和传统的 Unix System V 相兼容的,所以也叫 sysvinit,这是使用得最悠久的 init 实现。Unix System V 于1983年 release。

sysvint 下,有好几个运行模式,又叫 runlevel。比如:常见的 3 级别指定启动到多用户的字符命令行界面,5 级别指定启起到图形界面,0 表示关机,6 表示重启。其配置在 /etc/inittab 文件中。

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缓存更新的套路

缓存更新的套路

cache看到好些人在写更新缓存数据代码时,先删除缓存,然后再更新数据库,而后续的操作会把数据再装载的缓存中。然而,这个是逻辑是错误的。试想,两个并发操作,一个是更新操作,另一个是查询操作,更新操作删除缓存后,查询操作没有命中缓存,先把老数据读出来后放到缓存中,然后更新操作更新了数据库。于是,在缓存中的数据还是老的数据,导致缓存中的数据是脏的,而且还一直这样脏下去了。

我不知道为什么这么多人用的都是这个逻辑,当我在微博上发了这个贴以后,我发现好些人给了好多非常复杂和诡异的方案,所以,我想写这篇文章说一下几个缓存更新的Design Pattern(让我们多一些套路吧)。

这里,我们先不讨论更新缓存和更新数据这两个事是一个事务的事,或是会有失败的可能,我们先假设更新数据库和更新缓存都可以成功的情况(我们先把成功的代码逻辑先写对)。

更新缓存的的Design Pattern有四种:Cache aside, Read through, Write through, Write behind caching,我们下面一一来看一下这四种Pattern。

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Docker基础技术:DeviceMapper

Docker基础技术:DeviceMapper

how_to_set_up_an_iSCSI_LUN_with_thin在上一篇介绍AUFS的文章中,大家可以看到,Docker的分层镜像是怎么通过UnionFS这种文件系统做到的,但是,因为Docker首选的AUFS并不在Linux的内核主干里,所以,对于非Ubuntu的Linux分发包,比如CentOS,就无法使用AUFS作为Docker的文件系统了。于是作为第二优先级的DeviceMapper就被拿出来做分层镜像的一个实现。

Device Mapper 简介

DeviceMapper自Linux 2.6被引入成为了Linux最重要的一个技术。它在内核中支持逻辑卷管理的通用设备映射机制,它为实现用于存储资源管理的块设备驱动提供了一个高度模块化的内核架构,它包含三个重要的对象概念,Mapped Device、Mapping Table、Target device。

Mapped Device 是一个逻辑抽象,可以理解成为内核向外提供的逻辑设备,它通过Mapping Table描述的映射关系和 Target Device 建立映射。Target device 表示的是 Mapped Device 所映射的物理空间段,对 Mapped Device 所表示的逻辑设备来说,就是该逻辑设备映射到的一个物理设备。

Mapping Table里有 Mapped Device 逻辑的起始地址、范围、和表示在 Target Device 所在物理设备的地址偏移量以及Target 类型等信息(注:这些地址和偏移量都是以磁盘的扇区为单位的,即 512 个字节大小,所以,当你看到128的时候,其实表示的是128*512=64K)。

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Docker基础技术:AUFS

Docker基础技术:AUFS

docker-filesystems-busyboxrwAUFS是一种Union File System,所谓UnionFS就是把不同物理位置的目录合并mount到同一个目录中。UnionFS的一个最主要的应用是,把一张CD/DVD和一个硬盘目录给联合 mount在一起,然后,你就可以对这个只读的CD/DVD上的文件进行修改(当然,修改的文件存于硬盘上的目录里)。

AUFS又叫Another UnionFS,后来叫Alternative UnionFS,后来可能觉得不够霸气,叫成Advance UnionFS。是个叫Junjiro Okajima(岡島順治郎)在2006年开发的,AUFS完全重写了早期的UnionFS 1.x,其主要目的是为了可靠性和性能,并且引入了一些新的功能,比如可写分支的负载均衡。AUFS在使用上全兼容UnionFS,而且比之前的UnionFS在稳定性和性能上都要好很多,后来的UnionFS 2.x开始抄AUFS中的功能。但是他居然没有进到Linux主干里,就是因为Linus不让,基本上是因为代码量比较多,而且写得烂(相对于只有3000行的union mount和10000行的UnionFS,以及其它平均下来只有6000行代码左右的VFS,AUFS居然有30000行代码),所以,岡島不断地改进代码质量,不断地提交,不断地被Linus拒掉,所以,到今天AUFS都还进不了Linux主干(今天你可以看到AUFS的代码其实还好了,比起OpenSSL好N倍,要么就是Linus对代码的质量要求非常高,要么就是Linus就是不喜欢AUFS)。

不过,好在有很多发行版都用了AUFS,比如:Ubuntu 10.04,Debian6.0, Gentoo Live CD支持AUFS,所以,也OK了。

好了,扯完这些闲话,我们还是看一个示例吧(环境:Ubuntu 14.04)

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Docker基础技术:Linux CGroup

Docker基础技术:Linux CGroup

filter前面,我们介绍了Linux Namespace,但是Namespace解决的问题主要是环境隔离的问题,这只是虚拟化中最最基础的一步,我们还需要解决对计算机资源使用上的隔离。也就是说,虽然你通过Namespace把我Jail到一个特定的环境中去了,但是我在其中的进程使用用CPU、内存、磁盘等这些计算资源其实还是可以随心所欲的。所以,我们希望对进程进行资源利用上的限制或控制。这就是Linux CGroup出来了的原因。

Linux CGroup全称Linux Control Group, 是Linux内核的一个功能,用来限制,控制与分离一个进程组群的资源(如CPU、内存、磁盘输入输出等)。这个项目最早是由Google的工程师在2006年发起(主要是Paul Menage和Rohit Seth),最早的名称为进程容器(process containers)。在2007年时,因为在Linux内核中,容器(container)这个名词太过广泛,为避免混乱,被重命名为cgroup,并且被合并到2.6.24版的内核中去。然后,其它开始了他的发展。

Linux CGroupCgroup 可​​​让​​​您​​​为​​​系​​​统​​​中​​​所​​​运​​​行​​​任​​​务​​​(进​​​程​​​)的​​​用​​​户​​​定​​​义​​​组​​​群​​​分​​​配​​​资​​​源​​​ — 比​​​如​​​ CPU 时​​​间​​​、​​​系​​​统​​​内​​​存​​​、​​​网​​​络​​​带​​​宽​​​或​​​者​​​这​​​些​​​资​​​源​​​的​​​组​​​合​​​。​​​您​​​可​​​以​​​监​​​控​​​您​​​配​​​置​​​的​​​ cgroup,拒​​​绝​​​ cgroup 访​​​问​​​某​​​些​​​资​​​源​​​,甚​​​至​​​在​​​运​​​行​​​的​​​系​​​统​​​中​​​动​​​态​​​配​​​置​​​您​​​的​​​ cgroup。

主要提供了如下功能:

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