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Cilium 利用 eBPF 技术为 Kubernetes 提供高性能、可观测和安全的网络基础，是现代云原生网络与安全治理的核心方案。

Cilium 核心概念

Cilium 是为云原生环境设计的网络、可观测性和安全平台，基于 Linux 内核的 eBPF 技术，能够透明地为容器和服务提供网络连接、负载均衡和安全防护，无需修改应用代码或容器配置。

eBPF 技术基础

扩展的伯克利包过滤器（eBPF, Extended Berkeley Packet Filter）是 Linux 内核中的一项创新技术，允许在内核空间运行沙盒程序，无需修改内核源码或加载内核模块。eBPF 最初用于网络包过滤，现已扩展到系统调用过滤、性能分析和安全等领域。

eBPF 的主要特点：

Hubble：网络可观测性平台

Hubble 是 Cilium 的网络可观测性组件，提供对 Kubernetes 集群网络流量的深度可视化和监控。

Hubble 的核心功能

监控工具集成

Hubble 支持多种监控和可视化工具：

主要特性与优势

Cilium 通过 eBPF 技术实现了高性能、身份驱动和应用层感知的网络安全能力。

身份驱动的安全模型

应用层协议感知

Cilium 能理解和处理 L7 应用层协议，支持 HTTP、gRPC、Kafka 等：

高性能网络处理

网络模型与部署模式

Cilium 支持多种网络模型，适应不同基础设施和性能需求。

Overlay 网络模式

适用于底层网络受限、跨云或混合云场景。

Native Routing 模式

适用于高性能、可控网络环境。

组件架构

Cilium 采用分布式组件架构，便于扩展和集成。

Cilium 组件架构图 {width=1619 height=1443}

Cilium Agent

每个节点运行 Cilium Agent，负责：

支持 REST、gRPC、CNI 等多种接口。

Cilium Operator

负责集群级操作：

数据存储

Cilium 使用 Kubernetes 的 etcd 存储身份映射、网络策略、服务与节点信息等。

命令行工具使用

Cilium 提供丰富的命令行工具，便于日常运维和调试。

# 查看集群状态
cilium status

# 管理网络端点
cilium endpoint list
cilium endpoint get <endpoint-id>

# 网络策略管理
cilium policy get
cilium policy import <policy-file>
cilium policy delete <policy-name>

# 网络连通性测试
cilium connectivity test

# 监控网络流量
cilium monitor
cilium monitor --type=drop

# 服务和负载均衡
cilium service list
cilium bpf lb list

# 调试和故障排除
cilium debuginfo
cilium bpf tunnel list

网络策略示例

以下为典型的 Cilium 网络策略配置：

apiVersion: "cilium.io/v2"
kind: CiliumNetworkPolicy
metadata:
  name: "l7-rule"
spec:
  endpointSelector:
    matchLabels:
      app: web-server
  ingress:
  - fromEndpoints:
    - matchLabels:
        app: api-gateway
    toPorts:
    - ports:
      - port: "80"
        protocol: TCP
      rules:
        http:
        - method: "GET"
          path: "/api/v1/.*"
        - method: "POST"
          path: "/api/v1/data"
          headers:
          - "Content-Type: application/json"

该策略允许带有 app: api-gateway 标签的 Pod 通过 HTTP GET 和 POST 方法访问 app: web-server 的特定路径。

性能优化与最佳实践

为获得最佳性能和稳定性，建议关注以下方面。

部署建议

监控与故障排除

与云原生生态集成

Cilium 与 Kubernetes 及主流云原生工具深度集成。

总结

Cilium 通过 eBPF 技术为 Kubernetes 提供了高性能、可观测和安全的网络解决方案，支持细粒度安全控制和深度网络可视性。建议结合实际场景选择合适的部署模式和策略，充分发挥 Cilium 在云原生网络治理中的优势。

参考文献


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