ciliium 为什么快

 
Cilium 之所以在大规模 Kubernetes Service 运行场景下表现出高效性,主要归功于其基于 eBPF(扩展的 Berkeley Packet Filter)技术的设计。eBPF 允许在内核空间中运行用户态程序,这样可以在不牺牲性能的情况下实现复杂的网络策略和流量处理。以下是 Cilium 性能优异的几个关键原因:
  1. 高性能网络数据包处理:eBPF 程序直接在内核中执行,避免了用户空间和内核空间之间的上下文切换,从而减少了处理每个数据包的开销。这种机制提供了与 DPDK(Data Plane Development Kit)相媲美的性能,但同时保持了更好的安全性和灵活性。
  1. 避免 iptables 瓶颈:传统的 kube-proxy 使用 iptables 规则来实现 Service 的负载均衡和流量转发。在大规模集群中,大量的 iptables 规则会导致高延迟和慢速的规则更新,特别是在频繁变更的动态环境中。Cilium 通过 eBPF 避免了这些问题,因为它不需要为每个 Service 创建大量的 iptables 规则。
  1. 更好的负载均衡:Cilium 使用 eBPF 实现了更高效的负载均衡机制,它在 socket 层直接进行地址转换,而不是在包层进行操作。这意味着负载均衡的开销是一次性的,只需要在 socket 建立时进行一次转换,后续的流量不需要再次进行地址转换。
  1. 可观测性和监控:Cilium 提供了更好的可观测性,例如通过实现更好的数据抓取和监控功能,如 DeepFlow 组件,这有助于网络流量的分析和故障排查。
  1. 安全性:eBPF 提供了在内核中安全执行用户代码的能力,这意味着 Cilium 可以实现更细粒度的安全策略,同时保持高性能。
  1. 灵活性:eBPF 的高度可编程性使得 Cilium 能够实现更多功能,内核中有多个注入点可以实现各种网络相关的功能。
  1. 优化的资源使用:Cilium 通过 eBPF 实现的网络策略和负载均衡减少了对 CPU 和内存资源的消耗,特别是在处理大量 Service 时,这一点尤为重要。
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