Полное руководство по eBPF для лучшей наблюдаемости

Расширенный фильтр пакетов Berkeley, или eBPF, – это продвинутый метод для выполнения небольших специализированных программ внутри ядра Linux. Действуя как виртуальная машина, программы eBPF загружаются во время выполнения, позволяя анализировать системные события в реальном времени, такие как сетевая активность и вызовы функций.

Благодаря низким накладным расходам и адаптивности eBPF дает представление о внутренней работе ядра и способствует эффективному наблюдению и мерам безопасности без необходимости модификации ядра. eBPF служит эффективным инструментом для улучшения работы и производительности систем Linux.

В этой статье рассматриваются основы eBPF, а также текущие проблемы мониторинга и сбора точек данных о наблюдаемости. Основное внимание будет уделено тому, как eBPF помогает в наблюдении за сетью и безопасностью, представлены соответствующие варианты использования и обсуждены преимущества и потенциальные недостатки eBPF.

Что такое eBPF?

С сетевой точки зрения eBPF обычно используется для фильтрации и обработки пакетов. Следовательно, его можно подключать к сетевым перехватчикам, позволяя пользователям анализировать и фильтровать сетевые пакеты на различных этапах сетевого стека. Это полезно для реализации пользовательских правил брандмауэра, мониторинга сетевого трафика и динамического отслеживания функций ядра, системных вызовов и приложений пользовательского пространства.

eBPF позволяет разработчикам и системным администраторам отслеживать поток выполнения, проверять переменные и собирать данные о производительности, обходя необходимость в традиционных отладчиках.

Кроме того, eBPF профилирует производительность различных функций ядра и пользовательских приложений, предоставляя информацию об использовании ресурсов и узких местах. Это также позволяет создавать инструменты мониторинга безопасности, позволяя наблюдать за системными событиями и поведением. Следовательно, он оказывается удобным при обнаружении аномалий, отслеживании действий, связанных с безопасностью, и реагировании на инциденты безопасности.

Самое главное, eBPF разработан для безопасной работы с ограничениями, которые не позволяют ему вызывать проблемы или сбой системы. Его роль в ядре Linux разнообразна, охватывая сеть, безопасность и наблюдаемость; это делает его мощным инструментом для разработчиков, администраторов и специалистов по безопасности, работающих с системами Linux.

Проблемы с мониторингом HTTP-сессий

Эффективный мониторинг HTTP-сессий необходим для поддержания целостности и функциональности веб-сервисов при одновременной защите от потенциальных рисков и сбоев.

Однако при мониторинге HTTP-сессий возникает несколько проблем:

• Традиционные инструменты мониторинга могут привести к значительным издержкам производительности, влияющим на производительность отслеживаемой системы.
• Широкое использование HTTPS шифрует содержимое HTTP-сессий, затрудняя проверку данных в целях мониторинга.
• Пользователи часто переключаются между устройствами, что затрудняет поддержание согласованного сеанса на разных платформах. Определение соответствующего времени ожидания сеанса и обработка бездействия пользователя имеют решающее значение для эффективного управления сеансом.
• Обнаружение угроз безопасности в рамках HTTP-сессий и реагирование на них требует детального мониторинга в режиме реального времени.

eBPF может решить некоторые из этих проблем, связанных с мониторингом HTTP-сеансов, предоставляя гибкую, малозатратную и динамичную платформу для сбора и анализа сетевых событий на уровне ядра. Его возможности способствуют эффективному мониторингу в режиме реального времени в динамических и зашифрованных средах.

Сбор данных о наблюдаемости с помощью eBPF

eBPF позволяет пользователям повысить наблюдаемость, собирая и анализируя широкий спектр данных в ядре Linux. Организации могут использовать эти данные для получения информации о поведении системы, устранения проблем с производительностью и мониторинга различных аспектов системы.

Программы eBPF могут даже собирать пользовательские показатели путем агрегирования и анализа данных в ядре, предоставляя индивидуальное представление о поведении системы, включая показатели для конкретного приложения, определяемые пользователем ключевые показатели эффективности и другую информацию, относящуюся к среде.

Привязка программ eBPF к соответствующим точкам позволяет им собирать данные о времени выполнения и использовании ресурсов. Это, в свою очередь, помогает выявлять ресурсоемкие функции, измерять влияние любых внесенных изменений и оптимизировать производительность системы.

Кроме того, eBPF может отслеживать и регистрировать состояния ошибок, чтобы помочь организациям понять причины сбоев. Обнаружение ошибок и сбоев в режиме реального времени позволяет оперативно решать проблемы, сокращая время простоя и повышая надежность системы.

Наконец, eBPF поддерживает отслеживание пользовательских приложений, предоставляя информацию о поведении пользовательского пространства. Понимание взаимодействий на уровне пользователя, системных вызовов и событий, специфичных для конкретного приложения, повышает наблюдаемость на прикладном уровне.

Использование eBPF для обеспечения наблюдаемости обеспечивает оперативную информацию в режиме реального времени, облегчает устранение неполадок и позволяет создавать индивидуальные решения для мониторинга, адаптированные к конкретным случаям использования и средам.

Сетевая наблюдаемость

Использование eBPF для наблюдения за сетью включает в себя написание программ eBPF, которые могут быть подключены к различным сетевым перехватчикам в ядре Linux. Затем эти программы могут предоставлять ключевые данные о поведении сети путем анализа сетевого трафика.

Примеры использования eBPF для сетевой наблюдаемости

Организации могут внедрить eBPF следующими способами для улучшения наблюдаемости сети:

• Анализ трафика: захват и анализ данных на уровне пакетов, включая заголовки и полезную нагрузку; это помогает понять схемы обмена данными, выявить аномалии и устранить неполадки в сети.
• Мониторинг задержек: Измеряйте и анализируйте задержки сетевых подключений путем отслеживания времени, необходимого пакетам для прохождения сетевого стека; это крайне важно для выявления узких мест в производительности.
• Анализ протокола: Анализируйте сетевые протоколы путем захвата и проверки пакетов на различных уровнях протокола; это полезно для отладки проблем, связанных с протоколом, и понимания поведения различных приложений.
• Отслеживание подключений: Реализуйте отслеживание подключений для мониторинга установленных подключений; это позволяет отслеживать состояния подключений и собирать статистику по событиям, связанным с подключением.
• Распределенная трассировка: отслеживание запросов по мере их прохождения по распределенной системе; это может пролить свет на то, как запросы и ответы перемещаются по различным сервисам.

Инструменты и библиотеки eBPF для сетевой наблюдаемости

Сегодня на рынке представлено несколько решений, которые позволяют организациям использовать eBPF для улучшения наблюдения за сетью. Ниже приведены несколько основных инструментов:

• bpftrace: продвинутый язык отслеживания eBPF и среда выполнения; пишет скрипты для отслеживания различных событий, включая сетевые
• tc (Traffic Control): Команда в Linux для подключения программ eBPF к сетевым перехватчикам в целях управления трафиком, обеспечивающая расширенную обработку пакетов
• Cilium: проект создания сетей и обеспечения безопасности на основе eBPF с открытым исходным кодом для контейнерных приложений; обеспечивает наблюдаемость, безопасность и сетевые подключения
• Weave Scope: инструмент визуализации и мониторинга на базе eBPF для Docker и Kubernetes, который собирает информацию, связанную с сетью

Используя эти инструменты и примеры, организации могут использовать eBPF для получения глубокого представления о поведении своей сети, устранения неполадок и мониторинга различных аспектов производительности и безопасности сети.

Безопасность и наблюдаемость

Организации могут использовать возможности eBPF для мониторинга и анализа событий, связанных с безопасностью, в ядре Linux. eBPF может применяться в различных вариантах использования в области безопасности, а его интеграция с платформами управления информацией о безопасности и событиями (SIEM) повышает эффективность обнаружения инцидентов безопасности и реагирования на них.

Мы также можем написать соответствующие программы eBPF для конкретных перехватов, связанных с безопасностью, таких как точки отслеживания системных вызовов, сетевые перехваты или другие точки, в которых могут фиксироваться события безопасности.

Примеры использования eBPF для обеспечения безопасности

Существует множество сценариев, в которых организации могут внедрить eBPF, чтобы улучшить представление о состоянии своей безопасности:

• Мониторинг системных вызовов: отслеживание системных вызовов, отслеживание поведения приложений и выявление потенциально вредоносных действий.
• Сетевая безопасность: следите за сетевой активностью, обнаруживайте нарушения и выявляйте любые риски безопасности или несанкционированный доступ.
• Ведение журнала аудита безопасности: Внедрите подробные журналы аудита событий, связанных с безопасностью, предоставляя информацию о действиях для криминалистического анализа.
• Обнаружение вторжений: Выявляйте шаблоны, типичные для попыток вторжения, например, подозрительное поведение сети и множественные неудачные попытки входа в систему.
• Безопасность контейнеров: Реализуйте наблюдаемость безопасности для контейнерных сред путем мониторинга активности контейнеров, сетевого трафика и взаимодействий.

Инструменты и библиотеки для обеспечения безопасности eBPF

Учитывая разнообразие инструментов и фреймворков, доступных на рынке, мы перечислили наиболее популярные решения с открытым исходным кодом, а также краткое описание развертывания программ eBPF для обеспечения безопасности.:

• bpftrace: высокоуровневый язык трассировки и среда выполнения для eBPF; позволяет писать сценарии для отслеживания различных событий безопасности
• Коллекция компиляторов BPF (BCC): Коллекция инструментов и библиотек для разработки eBPF; содержит инструменты для создания, загрузки и отслеживания программ eBPF, а также примеры использования, относящиеся к безопасности
• bpftool: инструмент командной строки для загрузки программ eBPF и управления ими; предоставляет функциональность для взаимодействия с виртуальной машиной eBPF и помогает управлять программами eBPF, связанными с безопасностью
• Cilium: проект создания сетей и безопасности на основе eBPF с открытым исходным кодом для контейнерных приложений; логика создания сетей, безопасности и видимости обеспечивается байт-кодами eBPF, вставленными в ядро Linux в нескольких местах, например, сетевым вводом-выводом, сокетами приложений и точками трассировки

Существует несколько способов интеграции точек данных наблюдения eBPF с платформой SIEM. Вы можете настроить программы eBPF для регистрации данных, имеющих отношение к безопасности, в формате, совместимом с вашей платформой SIEM. Или вы можете использовать агенты ведения журнала или соединители для пересылки сгенерированных eBPF журналов на централизованный сервер ведения журнала, который интегрируется с вашим SIEM-решением.

Кроме того, организации могут разрабатывать пользовательские сценарии или механизмы интеграции для преобразования и пересылки данных, сгенерированных eBPF, на платформу SIEM. Примечание: Это может включать использование стандартизированных форматов журналов и протоколов.

Преимущества eBPF

У организаций, внедряющих eBPF, есть несколько ключевых преимуществ.

Эффективная наблюдаемость

eBPF обеспечивает эффективную и динамическую наблюдаемость в ядре Linux, позволяя собирать подробную информацию о поведении системы без значительных затрат на производительность.

Отслеживание в реальном времени

eBPF облегчает отслеживание различных событий в режиме реального времени, предоставляя своевременную информацию о деятельности системы.

Настраиваемый мониторинг

eBPF позволяет создавать настраиваемые решения для мониторинга. Создавая программы eBPF, адаптированные к конкретным случаям использования, организации могут собирать именно те данные, которые им необходимы для обеспечения наблюдения.

Динамическая загрузка и выгрузка

Кроме того, можно динамически загружать и выгружать приложения eBPF в ядро без необходимости перезагрузки системы. Это позволяет вам предоставлять некоторые дополнения или удаления по требованию.

Недостатки eBPF

Хотя eBPF является мощной и гибкой технологией, у нее также есть свои недостатки и проблемы. Перечислим некоторые из этих потенциальных недостатков.

Кривая обучения

Разработка программ eBPF требует хорошего понимания ядра Linux, сетевых технологий и фреймворка eBPF. Тем, кто не знаком с этими технологиями, предстоит пройти курс обучения.

Совместимость с ядром

Функциональность eBPF может быть ограничена используемой версией ядра Linux. Проблемы с совместимостью могут возникнуть, если версия ядра устарела или не поддерживает определенные функции eBPF.

Проблемы безопасности

Хотя eBPF разработан для обеспечения безопасности, написание сложных или небезопасных программ eBPF потенциально может повлиять на стабильность и безопасность системы. Разработчики должны проявлять максимальную осторожность, следуя лучшим практикам при разработке и развертывании кодов eBPF в ядре, чтобы не подвергать себя каким-либо уязвимостям, которые могут помешать работе всей системы.

Ограниченная видимость в пространстве пользователя

eBPF в первую очередь обеспечивает видимость ядра и сетевого стека. Для мониторинга приложений пользовательского пространства могут потребоваться дополнительные инструменты, а определенные события могут быть не полностью наблюдаемы изнутри ядра.

eBPF против традиционных методов

По сравнению с традиционными системами мониторинга эффективность eBPF обеспечивает непрерывный мониторинг без негативного влияния на производительность системы. Такая большая гибкость позволяет создавать индивидуальные решения для мониторинга, адаптирующиеся к конкретным случаям использования и требованиям. eBPF также отличается отслеживанием и мониторингом в режиме реального времени, предоставляя мгновенную информацию о системных событиях.

Заключение

Инструменты наблюдения жизненно важны в современных вычислениях, предлагая важную информацию о производительности, работоспособности и поведении сложных систем. С ростом распространения и динамичности систем традиционные инструменты мониторинга могут оказаться недостаточными, когда дело доходит до фиксации сложных взаимодействий.

Введите eBPF, мощную программу на уровне ядра, обеспечивающую глубокую видимость и контроль. Его динамическая вставка кода позволяет осуществлять мониторинг и анализ системных событий в режиме реального времени без модификации ядра. По сути, eBPF решает проблемы сбора и мониторинга данных о наблюдаемости, превосходя их в наблюдении за сетью и безопасностью. Однако организациям следует отметить, что наряду с преимуществами, его внедрение несет и потенциальные недостатки.

(3 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Загрузка...