通过Golang + eBPF实现无侵入应用可观测 张海彬 阿里云 应用可观测技术专家 目 录 eBPF简介 01 eBPF在云原生场景下的应用 02 微服务可观测的挑战 03 Golang + eBPF实现数据采集 04 构建完整的应用可观测系统 05 eBPF简介 第一部分 eBPF简介 01. eBPF简介 eBPF = extended Berkeley Packet OOM，文件读取错误… 无法自顶向下端到端 串联导致棘手问题频 发。 Kubernetes下的可观测 Golang + eBPF实现数据采 集 第四部分 eBPF在可观测领域的优势 无侵入 多语言/多协议/多框架 全栈覆盖 无侵入性 • 无需修改代码 • 无需重启应用 • Verifier保证运行安全 多协议、多框架、多语言 • 捕获网络字节流 • 无需适配编程语言 • 无需适配协议框架 更标准 更稳定 无侵入 异常监控 持续剖析 what’s new： 应用监控eBPF版 • eBPF Agent性能提升20% • Otel Collector 性能提升80% • 无需要修改任何业务代码，一键接入eBPF监控 • 语言无关、框架无关、协议无关 无侵入的应用可观测 eBPF是一种在Linux内核运行的沙盒程序，无需修改 任何应用代码，提供无侵入的应用无关、语言无关、

debian.org。 在 armhf 上安装 Debian GNU/Linux 13 我们非常高兴地看到您决定试试 Debian，并确信您将发现 Debian 的 GNU/Linux 发行版是独一无二的。 Debian GNU/Linux 将带给您来自世界各地的高质量的自由软件，并将它们整合成一个紧密的整体。您会 发现整合后的结果一定会大于将各部分简单地相加。 我们也知道大多数用户都希望能够不用阅读本手册而直接安装 1.3 ARM CPU 设计的变化性和支持的复杂性 ARM 系统比基于 i386/amd64 的 PC 机更加多样，因此支持情况可能会非常复杂。 ARM 架构主要用于所谓的“片上系统”（SoC）设计。这些 SoC 由许多不同的公司设计，即使是对于 系统工作所需的非常基本的功能，硬件组件变化也非常大。随着时间的推移，系统固件界面越来越标准 化，但很多方面也发生了变化，尤其是对较旧的硬件固件/启动接口而言，所以在这些系统上，Linux multipatform（armmp）内核运行 Debian/armhf： Freescale MX53 Quick Start Board (MX53 LOCO Board) IMX53QSB 是基于 i.MX53 SoC 的开发板。 Versatile Express Versatile Express 是 ARM 系列开发板，由可以配备各种 CPU 子卡的基板组成。 某些基于 Allwinner sunXi 的开发板和嵌入式系统

debian.org。 在 armel 上安装 Debian GNU/Linux 13 我们非常高兴地看到您决定试试 Debian，并确信您将发现 Debian 的 GNU/Linux 发行版是独一无二的。 Debian GNU/Linux 将带给您来自世界各地的高质量的自由软件，并将它们整合成一个紧密的整体。您会 发现整合后的结果一定会大于将各部分简单地相加。 我们也知道大多数用户都希望能够不用阅读本手册而直接安装 1.3 ARM CPU 设计的变化性和支持的复杂性 ARM 系统比基于 i386/amd64 的 PC 机更加多样，因此支持情况可能会非常复杂。 ARM 架构主要用于所谓的“片上系统”（SoC）设计。这些 SoC 由许多不同的公司设计，即使是对于 系统工作所需的非常基本的功能，硬件组件变化也非常大。随着时间的推移，系统固件界面越来越标准 化，但很多方面也发生了变化，尤其是对较旧的硬件固件/启动接口而言，所以在这些系统上，Linux 2.1.4 Debian/armel 支持的平台 以下平台由 Debian/armel 支持；它们需要特定于平台的内核。 Kirkwood Kirkwood 是 Marvell 的片上系统芯片（SoC），它将 ARM CPU、以太网、SATA、USB 和其他 功能集成到一个芯片中。Debian 目前支持以下基于 Kirkwood 的设备： • Plug 计算机（SheevaPlug、GuruPlug、DreamPlug

debian.org。 在 armel 上安装 Debian GNU/Linux 10 我们非常高兴地看到您决定试试 Debian，并确信您将发现 Debian 的 GNU/Linux 发行版是独一无二的。 Debian GNU/Linux 将带给您来自世界各地的高质量的自由软件，并将它们整合成一个紧密的整体。您会 发现整合后的结果一定会大于将各部分简单地相加。 我们也知道大多数用户都希望能够不用阅读本手册而直接安装 1.3 ARM CPU 设计的变化性和支持的复杂性 ARM 系统比基于 i386/amd64 的 PC 机更加多样，因此支持情况可能会非常复杂。 ARM 架构主要用于所谓的“片上系统”（SoC）设计。这些 SoC 由许多不同的公司设计，即使是对于 系统工作所需的非常基本的功能，硬件组件变化也非常大。随着时间的推移，系统固件界面越来越标准 化，但很多方面也发生了变化，尤其是对较旧的硬件固件/启动接口而言，所以在这些系统上，Linux 2.1.4 Debian/armel 支持的平台 以下平台由 Debian/armel 支持；它们需要特定于平台的内核。 Kirkwood Kirkwood 是 Marvell 的片上系统芯片（SoC），它将 ARM CPU、以太网、SATA、USB 和其他 功能集成到一个芯片中。Debian 目前支持以下基于 Kirkwood 的设备： • Plug 计算机（SheevaPlug、GuruPlug、DreamPlug

EulerFS：面向非易失性内存的新文件系统，采用软更新、目录双视图等技术减少文件元数据同步时间， 提升文件读写性能。 • 内存分级扩展 etMem：新增用户态 swap 功能，策略配置淘汰的冷内存交换到用户态存储，用户无感知，性能优于 内核态 swap。 • 内存 RAS 增强：内存可靠性分级技术，可以指定内核、关键进程等对内存故障敏感的数据优先使用高可靠内存，降 低宕机率，提升可靠性（技术预览特性）。 夯实云化基座 等能力。 2. 多硬件支持：新增支持树莓派作为嵌入式场景通用硬件。 3. 软实时内核：基于 Linux 5.10 内核提供软实时能力，软实时中断响应时延微秒级。 4. 混合关键性部署：实现 SOC 内实时和非实时多平面混合部署，并支持 Zephyr 实时内核。 5. 分布式软总线基础能力：集成鸿蒙的分布式软总线，实现欧拉嵌入式设备之间互联互通。 6. 嵌入式软件包支持：新增 80+ 嵌入式领域常用软件包的构建。 • per memcg lru lock：采用 per memcg lru_lock，减少云原生容器实例锁竞争，提升系统性能。 • 大页内存管理优化：通过共享映射方式将 HugeTLB 管理页中无实际作用的 tail 页释放掉，降低大页内存管理结构的 开销。 • TLB 并发刷新支持：本地 TLB 和远端 TLB 刷新并行，优化 TLB shootdown 流程加速 TLB 刷新，提升业务性能。

30 日，发布 openEuler 22.09 创新版本，持续补齐全场景的支持。 2022 年 12 月 30 日，发布 openEuler 22.03 LTS SP1 版本，打造最佳迁移工具实现业务无感迁移，性能持续领先。 2023 年 3 月 30 日，发布 openEuler 23.03 内核创新版本，采用 Linux Kernel 6.1 内核，为未来 openEuler 长生命周 期版本采用 ARM32、RISC-V 两种架构通过 QEMU 仿真来体现。未来还将支持龙芯、飞腾等芯片。 嵌入式弹性虚拟化底座 openEuler Embedded 的融合弹性底座是为了在多核片上系统（SoC,System On Chip）上实现多个操作系统共同运 行的一系列技术的集合，包含了裸金属、嵌入式虚拟化、轻量级容器、LibOS、可信执行环境（TEE）、异构部署等多种实 现形态。不同的形态有 热补丁能力 在 Linux 世界，有一个困扰大家已久的难题：如何在不影响业务的情况下，快速可靠地修复漏洞、解决故障。 当前常见的方法是采用热补丁技术：在业务运行过程中，对问题组件直接进行代码级修复，业务无感知。然而，当前 热补丁制作方式复杂，补丁需要代码级匹配，且管理困难，特别是用户态组件面临文件形式、编程语言、编译方式、运行 方式的多样性问题，当前还没有简便统一的补丁机制。 为了解决热补丁制作和管理的问题，SysCare

30 日，发布 openEuler 22.09 创新版本，持续补齐全场景的支持。 2022 年 12 月 30 日，发布 openEuler 22.03 LTS SP1 版本，打造最佳迁移工具实现业务无感迁移，性能持续领先。 2023 年 3 月 30 日，发布 openEuler 23.03 内核创新版本，采用 Linux Kernel 6.1 内核，为未来 openEuler 长生命周期版本 24.03 LTS 版本的南向支持大幅改善，已经支持树莓派、海思、瑞芯微、瑞萨、德州仪器、飞腾、赛昉、全志等厂商的芯片。 openEuler Embedded 的弹性虚拟化底座是为了在多核片上系统（SoC, System On Chip）上实现多个操作系统共同运行的 一系列技术的集合，包含了裸金属、嵌入式虚拟化、轻量级容器、LibOS、可信执行环境（TEE）、异构部署等多种实现形态。不 同的形态有各自的特点： cgroup 树，降低多个控制器协同工作控制难度。提 供了更一致和简化的接口，使得配置更简单易懂。更高的安全性，避免父子 cgroup 资源竞争：cgroup v2 新增只有父 cgroup 内部无进程时才能启用子 cgroup 控制器的限制。 2）更完善的线程模式管理： cgroup-v2 引入线程模式（threaded），对可线程化管理的子系统进行限制。线程可以被独立于进程其他线程分配到不同的

EulerFS：面向非易失性内存的新文件系统，采用软更新、目录双视图等技术减少文件元数据同步时间，提 升文件读写性能。 • 内存分级扩展 etMem：新增用户态 swap 功能，策略配置淘汰的冷内存交换到用户态存储，用户无感知，性能优于内 核态 swap。 • 内存 RAS 增强：内存可靠性分级技术，可以指定内核、关键进程等对内存故障敏感的数据优先使用高可靠内存，降低宕 机率，提升可靠性（技术预览特性）。 夯实云化基座 多硬件支持：新增支持树莓派作为嵌入式场景通用硬件。 3. 软实时内核：基于 linux5.10 内核提供软实时能力，软实时中断响应时延微秒级。 4. 混合关键性部署： 基于树莓派（22.09 新增）实现 soc 内实时（zephyr）、非实时多平面混合部署以及实时系统生命周 期管理。 5. 分布式软总线基础能力：集成鸿蒙的分布式软总线和 hichain 点对点认证模块，实现欧拉嵌入式设备之间互联互通、欧

Embedded的运行模式 Multi-Core SOC Core1 Core2 Embedded Linux APP APP RTOS APP APP AMP模式 Multi-Core SOC Core 1 Core 2 Embedded Linux APP APP RTOS APP APP 嵌入式虚拟化模式 弹性融合底座 Multi-Core SOC Core1 Core2 Embedded Linux RTOS APP APP APP APP 单一模式 Multi-Core SOC Core 1 Core 2 Embedded Linux APP APP RTOS APP 融合模式 弹性融合底座 RTOS APP • 典型硬件: 树莓派4/MCU • 特点：OS承担全部功能 • 不足：无法实现分工协作 • 典型硬件:STM32MP15 实例0 实例2 实例3 实例4 实例1 RTOS1 Baremetal RTOS2 RTOS3 Linux 应用 应用 应用 管理与服务 域0 域1 域2 域3 混合部署框架 嵌入式多核SoC 混合关键性系统架构 • 混合关键性系统的定义： • 关键性(Criticality)：主要指功能安全等级，也可延申至实时、功 耗、信息安全指标 • 混合关键性系统 = 部署 + 隔离 +

White Paper Innovation Projects MICA Embedded SIG Mixed-criticality (MICA) is a multi-core SoC framework that supports mixed-criticality deployment of real-time and non-real- time OSs or secure Deployment of multiple OSs requires collaboration on the same multi-core (homogeneous or heterogeneous) SoC to implement system functions. • System isolation to prevent impact of failures, such as a crash a set of technologies that enable multiple OSs or runtimes to run concurrently on a multi-core SoC. The base includes bare metal servers, embedded virtualization, lightweight containers, library operating