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Cilium 镜像文档

镜像概述和主要用途

Cilium是开源软件，用于提供和透明地保护应用工作负载（如应用容器或进程）之间的网络连接和负载均衡。它在第3/4层提供传统网络和安全服务，并在第7层保护现代应用协议（如HTTP、gRPC和Kafka）。Cilium集成到Kubernetes和Mesos等常见编排框架中。其基础是名为eBPF的新型Linux内核技术，支持在网络IO、应用套接字和跟踪点等集成点动态插入eBPF字节码，以实现安全、网络和可见性逻辑。

稳定版本

Cilium社区为最新的三个主要版本维护次要稳定版本。更早的稳定版本被视为EOL（生命周期结束）。升级到新的主要版本请参考Cilium升级指南。

以下是当前维护的发布分支及其最新次要版本、对应的镜像拉取标签和发布说明：

功能概述

透明保护API

能够保护现代应用协议，如REST/HTTP、gRPC和Kafka。传统防火墙在第3层和第4层运行，特定端口上的协议要么完全受信任，要么被完全阻止。Cilium能够基于单个应用协议请求进行过滤，例如：

• 允许所有方法为GET且路径为/public/.*的HTTP请求，拒绝所有其他请求。
• 允许service1在Kafka主题topic1上生产，service2在topic1上消费，拒绝所有其他Kafka消息。
• 要求所有REST调用中存在HTTP头X-Token: [0-9]+。

有关支持的协议和使用示例，请参见文档中的第7层策略部分。

基于身份的服务间通信安全

现代分布式应用依赖应用容器等技术实现部署敏捷性和按需扩展，导致短时间内启动大量应用容器。典型的容器防火墙通过过滤源IP地址和目标端口来保护工作负载，这需要在集群中任何地方启动容器时操作所有服务器上的防火墙，限制了扩展性。

为避免这种情况，Cilium为共享相同安全策略的应用容器组分配安全身份，该身份与应用容器发出的所有网络数据包相关联，允许在接收节点验证身份。安全身份管理通过键值存储执行。

外部服务的访问安全

基于标签的安全是集群内部访问控制的首选工具。为了保护与外部服务的进出访问，支持传统的基于CIDR的入口和出口安全策略，允许将应用容器的进出访问限制到特定IP范围。

简单网络

一个简单的扁平第3层网络，能够跨多个集群连接所有应用容器。IP分配通过主机范围分配器保持简单，意味着每个主机可以分配IP而无需主机之间的协调。

支持以下多节点网络模型：

• 覆盖网络（Overlay）：基于封装的虚拟网络，跨所有主机。目前内置VXLAN和Geneve，但可以启用Linux支持的所有封装格式。

  • 使用场景：此模式对基础设施和集成要求最低，几乎适用于任何网络基础设施，只需主机之间的IP连接（通常已满足）。

• 原生路由（Native Routing）：使用Linux主机的常规路由表。网络需要能够路由应用容器的IP地址。

  • 使用场景：此模式适用于高级用户，需要了解底层网络基础设施。适用于：
    • 原生IPv6网络
    • 与云网络路由器结合使用
    • 已运行路由守护进程的环境

负载均衡

Cilium为应用容器之间以及到外部服务的流量实现分布式负载均衡，能够完全替代kube-proxy等组件。负载均衡在eBPF中使用高效哈希表实现，支持几乎无限扩展。

对于南北向负载均衡，Cilium的eBPF实现针对最大性能优化，可附加到XDP（快速数据路径），并支持直接服务器返回（DSR）和Maglev一致性哈希（如果负载均衡操作不在源主机上执行）。

对于东西向负载均衡，Cilium在Linux内核的套接字层（如TCP连接时）执行高效的服务到后端转换，避免较低层的每包NAT操作开销。

带宽管理

Cilium通过基于EDT（最早Departure时间）的高效速率限制，使用eBPF为节点出口的容器流量实现带宽管理。与传统方法（如带宽CNI插件中使用的HTB（层次令牌桶）或TBF（令牌桶过滤器））相比，这可以显著减少应用的传输尾部延迟，并避免多队列NIC下的锁定。

监控和故障排除

获得可见性和排除问题的能力是任何分布式系统运行的基础。Cilium提供的故障排除工具包括：

• 带元数据的事件监控：当数据包被丢弃时，提供发送者和接收者的完整标签信息及其他详细信息。
• 策略决策跟踪：跟踪策略决策过程，分析数据包丢弃或请求拒绝的原因。
• 通过Prometheus导出指标：关键指标通过Prometheus导出，用于集成到现有仪表板。
• Hubble_：专为Cilium编写的可观测性平台，提供服务依赖图、操作监控和告警，以及基于流日志的应用和安全可见性。

.. _Hubble: https://github.com/cilium/hubble/

集成

• 网络插件集成：CNI_、libnetwork_
• 容器运行时事件：containerd_
• Kubernetes：NetworkPolicy_、Labels_、Ingress_、Service_

.. _CNI: https://github.com/containernetworking/cni .. _libnetwork: https://github.com/docker/libnetwork .. _containerd: https://github.com/containerd/containerd .. _Service: [] .. _Ingress: [] .. _NetworkPolicy: [] .. _Labels: []

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• https://github.com/cilium/cilium/issues?utf8=%E2%9C%93&q=is%3Aissue+label%3Akind%2Fquestion+
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什么是eBPF和XDP？

Berkeley Packet Filter（BPF）是Linux内核字节码解释器，最初用于过滤网络数据包（如tcpdump和套接字过滤器）。BPF指令集和架构经过重大改进，增加了哈希表和数组等数据结构，支持数据包修改、转发等操作。LLVM编译器后端允许用C编写程序并编译为BPF指令，内核验证器确保安全运行，JIT编译器实现原生执行效率。BPF程序可在kernel的网络数据包、系统调用等挂钩点运行。

Cilium需要Linux内核4.8.0或更高版本的BPF功能。许多Linux发行版（如CoreOS、Debian、Ubuntu）已提供≥4.8.x内核版本，可通过uname -a检查内核版本。

XDP允许从网络驱动程序运行特定类型的BPF程序，直接访问数据包的DMA缓冲区，是软件栈中最早的可编程数据包处理点。

有关BPF和XDP的更多信息，请参见BPF和XDP参考指南。

社区

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特别兴趣小组（SIG）

参见特别兴趣小组了解所有SIG及其会议时间。

每周开发者会议

• 每周一，上午8:00 PT，上午11:00 ET，下午5:00 CEST
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许可证

Cilium用户空间组件采用Apache许可证2.0授权。BPF代码模板采用GNU通用公共许可证2.0授权。