结合检索的信息,在 QEMU virtio 标准化背景下,eBPF 结合 tap 设备或 socket(如 DPDK)实现东西向虚拟机(VM)之间零拷贝的主要技术原理和现状如下:
-
Tap 设备在 QEMU 中通常作为虚拟机的网卡后端,通过用户态进程与宿主机网络通信。eBPF 可挂载在宿主机的 tap 或相关网络栈路径中,对数据包进行处理和重定向,实现内核态零拷贝转发,减少上下文切换和数据复制。(但虚拟机内部和 tap 之间不像容器使用 veth 那么高效,毕竟跨了一层内核 os 协议栈,而且虚拟机 tap 会接入桥)
-
使用 DPDK 和 vhost-user 技术,VM 与宿主机用户态数据平面(如 OVS-DPDK)共享内存环(vring),实现直接内存访问(DMA),数据在 VM 和宿主机之间可以零拷贝传输。eBPF 可以集成在 DPDK 用户态程序旁辅助数据处理和调度,但传统 eBPF 运行于内核,故限于内核空间操作(DPDK 性能比 eBPF 更好,一般来说,不必混用)。
-
近期研究和实践中,有提出结合 eBPF 与共享内存(如 IVSHMEM)构建透明且标准化的高速通信通道,绕过 TCP/IP,兼容 virtio 标准,实现低延迟的东西向 VM 通信[1]。(这个共享内存倒是有点意思,但不能只考虑东西向,虚拟机需要南北向)
-
QEMU virtio-net 支持 eBPF RSS(接收端多队列散列)增强性能,进一步降低上下文切换和包处理开销,但全面零拷贝依赖于底层驱动、内存布局和主机/guest 配合。
综上,eBPF 在 tap 设备与 socket(DPDK)结合 QEMU virtio 环境下,理论上可以配合已有零拷贝机制(如 DPDK vhost-user 共享内存环),实现东西向虚拟机间的高效零拷贝通信,尤其是在跨越内核和用户空间的路径上减少数据复制;不过实际零拷贝全链路仍依赖 virtio 标准支持、共享内存配置以及用户态和内核态协同优化。最新趋势是利用 eBPF 加强共享内存通信透明化和高效调度[2][3][1][4][5].
如需更具体技术实现或源码层面细节,也可以再深入探究。
Sources [1] Transparent Shared Memory Communications with eBPF netdevconf.info/0x18/sessio…
[2] Open vSwitch with AF_XDP docs.openvswitch.org/en/latest/i…
[3] 44. Vhost Library - Documentation doc.dpdk.org/guides-18.1…
[4] How OVS DPDK and qemu communicate via the vhost ... www.cnblogs.com/dream397/p/…
[5] The Case for Vhost-User www.cnblogs.com/dream397/p/…
[6] Chapter 23. Understanding the eBPF networking features ... docs.redhat.com/en/document…
[7] dpdk vhost user + vhost cuse - tycoon3 www.cnblogs.com/dream397/p/…
[8] Design and Implementation of eBPF-based Virtual TAP for ... dl.ifip.org/db/conf/cns…
[9] eBPF RSS virtio-net support — QEMU 10.0.2 documentation qemu.readthedocs.io/en/v10.0.2/…
[10] A Framework for eBPF-Based Network Functions in an Era of ... sebymiano.github.io/publication…
[11] VIRTIO-USER: A New Versatile Channel for Kernel-Bypass ... dl.acm.org/doi/10.1145…
[12] [dpdk-stable] patch 'vhost: remove zero-copy and client mode ... inbox.dpdk.org/stable/2020… [13] eBPF Offensive Capabilities – Get Ready for Next-gen ... www.sysdig.com/blog/ebpf-o…
[14] QEMU Development patchwork.ozlabs.org/project/qem…
[15] Day One: Contrail DPDK vRouter www.juniper.net/documentati…
[16] Performance Implications at the Intersection of AF_XDP and ... dl.acm.org/doi/10.1145…
[17] Chapter 45. Understanding the eBPF networking features ... docs.redhat.com/en/document…
[18] Detection Frameworks and Latest Methodologies for eBPF ... windshock.github.io/en/post/202…
[19] A Tale of Two Paths: Optimizing Paravirtualized Storage I/O ... dl.acm.org/doi/10.1145…
[20] DPDK Support - Kube-OVN Document - GitHub Pages kubeovn.github.io/docs/v1.10.…