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Cilium

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。Cilium在第3/4层运行以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）的使用。Cilium已集成到Kubernetes和Mesos等常见编排框架中。

一种名为eBPF_的新型Linux内核技术是Cilium的基础。它支持将eBPF字节码动态插入Linux内核的各个集成点（如网络IO、应用套接字和跟踪点），以实现安全、网络和可见性逻辑。eBPF高效且灵活。要了解更多关于eBPF的信息，请访问eBPF.io_。

!Cilium概述

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。更早的主要版本的稳定版本被视为EOL（生命周期结束）。

升级到新的主要版本请参考Cilium升级指南。

以下是当前积极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允许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向Kafka主题topic1生产消息，service2从topic1消费消息，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]+。

有关支持的协议最新列表和使用示例，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来促进部署灵活性和按需扩展。这导致在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，这种方式要求每当集群中任何地方启动容器时，所有服务器上的防火墙都要被修改。

为避免这种限制扩展的情况，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。

外部服务的安全访问

基于标签的安全是集群内部访问控制的首选工具。为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，可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。通过使用主机范围分配器，IP分配保持简单，每个主机可独立分配IP，无需主机间协调。

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。内置支持VXLAN和Geneve，可启用Linux支持的所有封装格式。

  使用场景：基础设施和集成要求最低，几乎适用于任何网络环境，仅需主机间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。网络需能够路由应用容器的IP地址。

  使用场景：适用于高级用户，需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或已运行路由守护进程的环境。

负载均衡

Cilium为应用容器间及与外部服务的流量实现分布式负载均衡，可完全替代kube-proxy等组件。基于eBPF高效哈希表实现，支持几乎无限扩展。

• 南北向负载均衡：针对性能优化，可附加到XDP，支持直接服务器返回（DSR）和Maglev一致性哈希（若负载均衡不在源主机执行）。
• 东西向负载均衡：在Linux内核套接字层（如TCP连接时）执行高效服务到后端转换，避免低层每包NAT操作开销。

带宽管理

通过基于EDT（最早Departure时间）的高效速率限制，使用eBPF为流出节点的容器流量实现带宽管理。与传统HTB/TBF方法相比，可显著减少应用传输尾部延迟，避免多队列NIC下的锁定问题。

监控和故障排除

提供增强的可见性和故障排除工具，包括：

• 带元数据的事件监控：丢弃数据包时不仅报告源/目标IP，还提供发送方和接收方的完整标签信息。
• 策略决策跟踪：追踪数据包丢弃或请求拒绝的原因，支持基于运行中工作负载和任意标签定义的策略跟踪。
• Prometheus指标导出：关键指标通过Prometheus导出，便于集成现有仪表板。
• Hubble_：专为Cilium设计的可观测性平台，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。

集成

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

快速开始

• [为什么选择Cilium？]_
• [快速开始]_
• [架构和概念]_
• [安装Cilium]_
• [常见问题]_
• [贡献]_

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）。其指令集和架构经重大改进后，支持哈希表/数组等数据结构及数据包修改、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编译器将字节码转换为原生指令以提高效率。BPF程序可在内核多个挂钩点运行（如网络数据包、系统调用等）。

Cilium利用BPF执行核心数据路径逻辑，需Linux内核4.8.0或更高版本（最新稳定内核为4.14.x）。多数Linux发行版（如CoreOS、Debian、Ubuntu等）已提供>=4.8.x内核，可通过uname -a检查内核版本。

XDP允许从网络驱动程序运行BPF程序，直接访问数据包DMA缓冲区，是软件栈中最早的可编程数据包处理点，提供高性能网络数据路径处理能力。

!BPF概述

有关BPF和XDP的更多开发人员信息，请参见[BPF和XDP参考指南]_。

社区

Slack

加入Cilium [Slack频道]与开发人员和用户交流，了解Cilium、提问和分享经验。

特别兴趣小组（SIG）

有关所有SIG及其会议时间的列表，请参见[特别兴趣小组]。

每周开发人员会议

• 每周一上午8:00（太平洋时间）、11:00（东部时间）、17:00（中欧夏令时间）
• 加入Zoom会议，欢迎所有人参加。

许可证

Cilium用户空间组件根据Apache许可证2.0版授权。BPF代码模板根据GNU通用公共许可证2.0版授权。

.. _Hubble: https://github.com/cilium/hubble/ .. _CNI: https://github.com/containernetworking/cni .. _libnetwork: https://github.com/docker/libnetwork .. _containerd: https://github.com/containerd/containerd .. _Service: [] .. _Ingress: [] .. _NetworkPolicy: [] .. _Labels: [] .. _第7层策略: [] .. _为什么选择Cilium？: [] .. _快速开始: [] .. _架构和概念: [] .. _安装Cilium: [] .. _常见问题: https://github.com/cilium/cilium/issues?utf8=%E2%9C%93&q=is%3Aissue+label%3Akind%2Fquestion+ .. _贡献: [] .. _BPF和XDP参考指南: [] .. _eBPF: [] .. _eBPF.io: [] .. _[Slack频道]: [] .. _[特别兴趣小组]: [***]