Linux カーネルをバイパスして TCP 通信を 10 倍速くする | IIJ Engineers Blog
【IIJ 2023 TECHアドベントカレンダー 12/16の記事です】 この記事について 背景：TCP はコンピュータネットワークの通信において広く利用されているプロトコル・標準化された通信規格です。コンピュータは TCP/IP スタックと呼ばれるようなソフトウェアを実行することで、定められた規格に則って通信を行います。汎用 OS 環境では、TCP/IP スタックは多くの場合、カーネル空間に OS 機能の一部として実装されています。 課題：通信に関するソフトウェアの研究コミュニティでは、そのようなカーネル空間に実装されている TCP/IP スタックは、近年の高速な NIC の性能を十分に引き出すことが難しいという課題が指摘されてきました。 テクニックの紹介：当記事では、近年の研究コミュニティにおいて比較的一般的な高速化テクニックとされている「カーネルをバイパス（迂回）して TCP 通信を
TLSが難しい？RustとLinuxカーネルで実装しよう！
TLS（Transport Layer Security）が難しすぎると、お嘆きのセキュリティファースト世代の皆様、RustでLinuxカーネルを実装しながら学んでみましょう！ カーネルモジュールの実装は難しい？それは誤解です。TLSをアプリケーションとして実装しようとすると、各種のライブラリを検索していたつもりが、SNSを眺めていて、一日が終わっていることありますよね。カーネルモジュールを実装するために使えるのはカーネルの機能だけです。検索する必要はなく、雑念が生じる余地はありません。その集中力があれば、カーネル開発は難しくありません。 TLSとLinuxカーネル皆様の中には、LinuxカーネルはTLSをサポートしているのでは？と思っている方がいるかもしれません。TLSは実際のデータの送受信の前に、ハンドシェイクと呼ばれる、暗号鍵の合意や相手の認証を実施します。ハンドシェイク後、Linu
eBPFに3日で入門した話 - CADDi Tech Blog
はじめに eBPF とはなにか ざっくり概要 「Packet Filter」なのに「Virtual Machine」? eBPFでなにができるか? カーネルイベントのフック ユーザーランドアプリケーションとのやりとり eBPFの主な用途 eBPFが注目される背景 eBPFの仕組み アーキテクチャと処理フロー カーネルモジュールとeBPFの違い eBPFプログラムの作り方 eBPFプログラムを作ってみる 環境の準備 Hello world もう少し複雑なサンプル その他のサンプル HTTPリクエストのダンプ TCP接続先の調査 tcplife dirtop filetop oomkill まとめ eBPFはなにに使えるか 参考サイト はじめに こんにちは、Platformチームの小森です。 eBPF (extended Berkley Packet Filter) について、2022年8月2
Linuxプロセスアクセス制御の概要 - えんでぃの技術ブログ
SELinuxシリーズ 本記事は、SELinuxシリーズの1記事目です。 Linuxプロセスアクセス制御の概要 ←今ココ SELinuxの概要 SELinux Type Enforcement SELinuxの実践 (参考) SELinuxのRBAC、UBAC、MLS、MCS (参考) SELinux Module Policyのソースコード読解、ビルド 参考URL 1〜3記事目は、4記事目を理解するための前提知識をカバーしています。 4記事目が最も重要で、SELinuxの具体的な操作方法やコマンド、トラブルシューティング手順を紹介しています。 5記事目以降は参考情報です。 SELinuxの関連記事は、SELinuxタグから探せます。 一連の記事はFedora環境を前提として書いています。 FedoraやRHELに類するディストリビューションであればほぼ同等の挙動になると思いますが、他のデ
Socket migration for SO_REUSEPORT (Part 1) - Kuniyuki Iwashima
TCP ソケットと `SO_REUSEPORT` オプションに関する問題を解決するために Linux カーネル v5.14 から取り込まれる予定のパッチセットについて 2 回に分けて解説します。 - https://lore.kernel.org/bpf/20210612123224.12525-1-kuniyu@amazon.co.jp/ - https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bpf/bpf-next.git/commit/?id=1f26622b791b6a1b346d1dfd9d04450e20af0f41 Part 1 では `SO_REUSEPORT` オプション、カーネルの挙動と問題点、パッチセットの効果について解説し、 Part 2 ではカーネルの実装と修正方法、追加した eBPF の機能について解説します。 ##
BPF Performance Toolsを読んだ感想 - go_vargoのブログ
BPF Performance Toolsを読んだので、感想ブログです。 先に感想を言っておくと「最高」でした。 BPF Performance Toolsとは？ NetflixでKernel・パフォーマンスにかかわるチューニング・アーキテクチャを専門にしているBrendan Greggさんが書いた本です。BPFのiovisorというTracing分野の第一人者でもあります。 www.brendangregg.com 2019年12月に発売したばかりなので、BPFの分野では最新の本でしょう。他の著書に有名な本として(日本語版の)「詳解システム・パフォーマンス」があります。 BPF Performance Toolsは「詳解システム・パフォーマンス」第二弾と言えるかもしれません。ちなみにページ数は880Pあり、Kindleで表示される読み終わるための平均的な時間は「27時間30分」で、大作R
Linux：昨今のI/Oスケジューラ事情 2020
まえがき HDDやSSDはシステムの中でもボトルネックとなる一番データの転送速度が遅い記憶媒体だ。 オペレーティング・システムには記憶媒体による遅延を減らすためキャッシュを利用するなど I/Oアクセスを最小限に留める工夫が施されている。そんな中でもI/OスケジューラはI/Oリクエストの処理順を入れ替えたりリクエストを一つにまとめたりすることにより応答速度やスループットを向上させる機能だ。ディスク・スケジューリングとも呼ばれることがある。 数年前まではLinuxカーネルは cfq noop deadline と言ったI/Oスケジューラを搭載していたが、昨今のスケジューラはだいぶ変わっているようだ。 Linuxカーネル ver 3.13 からCPUの多コア化、SSDやPCIeなどの高速な記憶媒体の普及に対応するために旧来の単一キュー処理からマルチキュー処理をする Blk-mq（Multi-Qu
マイクロカーネルとL4について (Yabaitech.tokyo, Writing a (micro)kernel in Rust in 12 days より) - 豆腐の豆腐和え
怒田さん*1のこの記事、「CとRustで一から作るマイクロカーネルOS」のおかげで、マイクロカーネルとRustが今ホットです。そこで、技術書典6, 7に出展したYabaitech.tokyoにて連載している、"Writing a (micro)kernel in Rust in 12 days"から、マイクロカーネルとL4についての話を書いた"1日目"の記事の一部冒頭を、いい機会なので再編集してご紹介します。「マイクロカーネルってタネンバウム教授とリーナスの論争のあれだよね？」とか、「L4ってなに？」って方に読んでいただいて、L4ファミリーとマイクロカーネルについて簡単にご紹介できればなと思います。 ちなみに抜粋元の上述の記事は、僕が怒田さんと同じようにRustでマイクロカーネルを書いてみよう、という趣旨の企画です。なので、Yabaitech.tokyoの方もよろしくお願いします！ただし、
unameコマンドから始めるデバッグ＆カーネルハック入門 - φ(・・*)ゞ ｳｰﾝ カーネルとか弄ったりのメモ
この記事はLinux Advent Calendar 2019の1日目の記事です。 はじめに 環境 おことわり uname(1) uname(1)が出力する内容 strace(1) gdb(1) bpftrace systemtap Kernel Hack Livepatch おまけ RHEL 8.1 CentOS 8 まとめ はじめに 本記事ではLinuxサーバのホスト名、Linuxカーネルのバージョン、cpuアーキテクチャなどのシステム情報を表示するuname(1)を利用してLinux環境でのデバッグとカーネルハックについて説明していきます。本記事ではコマンドやツールの使い方の説明ではなくて、それらを使ってどのようにデバッグするのかというところを説明します。 環境 ディストリビューションにはFedora 31(x86_64)を利用します。動作環境はQEMUやlibvirt、Oracle
タスクスケジューラ用のsysctlパラメタ - Qiita
はじめに 本記事はLinux Advent Calendar 2015 19日目用に書きました。タスクスケジューラに関するsysctlパラメタについての解説をしています。取り扱ったのは全パラメタではなく、使用頻度が比較的高そうなものだけです。調査に使用したカーネルのバージョンは4.4-rc5です。 Completely Fair Scheduler(CFS)に関するsysctlパラメタ linux上の各タスクにはスケジューリングポリシー(以下ポリシーと記載)というものを設定できます。通常のタスクはデフォルトSCHED_OTHERというポリシーを使います。このポリシーを使うタスクのスケジューリングにはCFSというスケジューラを使います。ここではCFSに関するsysctlパラメタを紹介します。 スケジューリングポリシーの詳細についてはman 2 sched_{get,set}scheduler
Linuxカーネルのソースコードを読む(その1：dmesg) - pyopyopyo - Linuxとかプログラミングの覚え書き -
Linux カーネルのソースコードを読んだのでメモを公開します．Linuxカーネルを読む際の参考になれば幸いです. 今回のお題: dmesg コマンド 今回は dmesg コマンドに関係する部分を読みました．printkや /dev/kmsg 等が関係する部分です． ソースコードのバージョンは linux-4.20.3 です． /bin/dmesg の仕組み /bin/dmesg は Linux カーネルが出力したログを見るためのコマンドです． Linuxカーネルはログを出力するために printk() という関数を用意しています．printk()は printf() のカーネル版です．カーネルの中でprintk()で文字列を出力すると，その文字列はカーネル内部にあるリングバッファに記録されます．printk()は様々なところで使用されています．たとえばカーネルモジュール（デバイスドライバ
Linux Kernel ~ 割り込み処理 ~ - レガシーガジェット研究所
概要 「詳解Linux Kernel」を参考にVersion 2.6.11のコードリーディングをしていく。CPUのアーキテクチャは書籍に沿ってIntelのx86とする。 今回は割り込み処理について見ていく。(*nは参考文献のn番目に対応する) 割り込み処理 例外ではほとんどの場合その例外の発生元となっているカレントプロセスにシグナルを送信することで処理する。例外処理もシグナルを受け取るまでは遅延される。 しかし割り込みの場合には別の無関係なプロセスが動作している際に発生することがあり、単純にカレントプロセスにシグナルを送信するだけではない。 割り込みは大きく3種類に分類される。 I/O割り込み 当該割り込みでは割り込みに対応する動作を決定するために割り込みハンドラからデバイスに対して問い合わせを行う必要がある。 タイマー割り込み ローカルAPICタイマや外部タイマなどが発生させる割り込みで
linuxカーネル内部インターフェースの変更例
はじめに Linuxカーネル(以下カーネルと表記)の外部ユーザ空間とのインターフェースはシステムコールが増えることはあっても既存のものが変更されることはほとんどなく、極力互換性が保たれるようになっています。しかしカーネル内部のインターフェースはめまぐるしく変わります1。本記事ではその一例として、カーネル内で一定時間後に所定の処理を呼び出すタイマーという機能のインターフェースが変更された話、およびその影響について紹介いたします。 何もしてないのにビルドできなくなった 筆者が昔々、およそ8年前書いた以下のカーネルモジュールのコードを本日カーネルv4.18のモジュールとしてビルドすると★★★と書いた行でエラーが出ました。 #include <linux/module.h> #include <linux/timer.h> MODULE_LICENSE("GPL v2"); MODULE_AUTH
Thundering herd 対策の本命、 EPOLLEXCLUSIVE を試してみた : DSAS開発者の部屋
epoll を使った prefork 型アプリケーションサーバーにおける Thundering herd 対策の決定版として注目されていた EPOLLEXCLUSIVE が、 3/13 にリリースされた Linux 4.5 で導入されました。 昨年 SO_REUSEPORT というソケットオプションが登場して、 Thundering herd 対策として話題になったものの、ワーカーごとに listen キューが作られるため graceful restart するときに listen キューに入ってるリクエストを取りこぼす可能性があり利用するのが難しい状況でした。 参考: epoll の thundering herd 問題について解説しているサイト http://tech.geniee.co.jp/entry/so_reuseport http://uwsgi-docs.readthedo
CentOS7.5 の fsnotify がレースコンディションを起こすバグを nginx + td-agent + in_tail プラグインで踏む - hibomaの日記
2018/7/18 追記 3.10.0-862.9.1.el7 で fix されました hiboma.hatenadiary.jp 2018/7/4 追記 最新の情報はこちらにまとめています hiboma.hatenadiary.jp 2018/6/16 追記 CentOS Plus の kernel-plus では修正が入っています. 詳しくはこちらをご覧ください hiboma.hatenadiary.jp エントリの概要 CentOS7.5 の fsnotify() がレースコンディションを起こすバグを、 nginx + td-agent (fluentd) + in_tail プラグインで踏んだ際の調査内容を記していきます. イントロダクション このエントリを書いた時点では、CentOS 7.5.1804 以降でリリースされているカーネルは 3つありますが、カーネルの fsnotif
カーネルの観点から見たLinuxKit - Qiita
はじめに Docker社はDockerCon2017において、Dockerコンテナの実行にフォーカスした軽量Linuxである、LinuxKitをリリースしました。 以下関連URLです。 Docker、「LinuxKit」を発表。コンテナランタイムのためだけにゼロから開発されたセキュアなLinux Subsystem。DockerCon 2017 ANNOUNCING LINUXKIT: A TOOLKIT FOR BUILDING SECURE, LEAN AND PORTABLE LINUX SUBSYSTEMS 本記事はLinuxKitについて網羅的な説明をすることではなくて、LinuxKitに同梱されているカーネルがどのようなものかをざっと眺めることです。なぜカーネルだけなのかというと、単に私がカーネル屋さんなのでカーネルに興味があっただけです。 本記事のLinuxKitの対象バージ
Linux_Kernel_Newbies - Linux Kernel Newbies
Kernelnewbies is a community of aspiring Linux kernel developers who work to improve their Kernels and more experienced developers willing to share their knowledge. Kernelnewbies can be found on the MailingList, IRC (irc.oftc.net #kernelnewbies), and this wiki. Outreachy Potential Outreachy applicants, please go to the Outreachyfirstpatch. ChangeLog A human readable changelog for the Linux kernel
Linuxカーネルのコードを読んで勉強になったこと - φ(・・*)ゞ ｳｰﾝ カーネルとか弄ったりのメモ
Linuxカーネルのコードを読んでて、なるほど〜と思うことはよくあるけど、その中でも特に今までの考え方をぶち壊してくれたのはなんだっけと思ったところ、やっぱりリスト構造かなと言うところ。 c言語でリスト構造を作る場合、一般的な教科書方式だと↓のようにデータとnextポインタは密結合になってると思います。これの場合、struct foobarのポインタをnext要素に使っているので、他の構造体（例えば、struct hogehoge）で同じことをしようとすると、その構造体ではstruct hogehoge *nextというメンバ変数を持つ必要があります。 ヘッド要素はstruct foobarです。 struct foobar { int n; char s[64]; struct foobar *next; }; struct foobar head; Linuxカーネルの場合、データとリ
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Linux カーネル 最近のコンテナ関連新機能 / TechFeed Experts Night#7
SREグループができてこの半年間やってきたこと
