序言

作为一名程序员，我喜欢紧跟内核和计算研究方面的各种最新技术。当第一次接触到BPF和XDP（eXpress Data Path）技术时，我就被深深地吸引了。我非常高兴本书聚焦于BPF和XDP技术，让更多的人在项目中使用如此优秀的技术。

首先聊聊我的背景以及我为什么如此喜欢研究内核。我曾与David一起担任Docker核心维护人员，主要负责使用iptables为容器提供过滤和路由逻辑。我提交的第一个PR就是修复CentOS上不同版本iptables命令行参数不兼容而执行失败的问题。如果你和我一样，经常开发和使用命令行工具，那么你也一定会遇到过很多诸如此类的问题。除此之外，在主机上构建成千上万的规则也会让iptables不堪重负，我需要解决由此导致的系统性能问题。

当我接触BPF和XDP工具后，简直如获珍宝。我不再苦恼于使用iptables遇到的类似问题。另外，我非常高兴地获悉内核社区甚至计划使用BPF（ https://oreil.ly/cuqTy ）替代iptables，同时，容器网络工具Cilium（ https://cilium.io ）也正在采用BPF和XDP进行构建。

除了可以实现更加优秀的iptables的功能外，BPF还可以实现更多的功能，比如，帮助我们跟踪系统调用、内核函数和用户态的程序。Linux系统上的bpftrace（ https://github.com/iovisor/bpftrace ）命令行工具实现了类似于DTrace的强大的功能。bpftrace可以跟踪所有正在打开的文件句柄、打开文件的进程，统计程序的系统调用，跟踪OOM killer，等等，一切尽在掌握之中。BPF和XDP也被用在Cloudflare（ https://oreil.ly/OZdmj ）和Facebook的负载均衡器（ https://oreil.ly/wrM5- ）上，用于防御DDoS攻击。XDP在网络过滤数据包方面表现得相当出色，在本书的XDP和网络部分可以了解到更多的信息。

我有幸在Kubernetes社区认识了Lorenzo，他开发的kubectl-trace（ https://oreil.ly/Ot7kq ）工具可以让用户在Kubernetes集群上轻松地运行定制化的跟踪程序。

就个人而言，我也非常喜欢使用BPF编写定制化的跟踪器，向同事证明他们编写的软件需要进行性能优化，或要求他们减少昂贵的系统调用次数以提升程序性能。不要低估通过数据协助别人进行系统调优的威力。不要担心，本书将会指导你编写第一个跟踪程序，并帮助你进行系统性能优化。BPF之前的工具都是通过使用有损队列，将样本集发送到用户空间进行聚合，而BPF则可以在内核空间直接基于事件源构建直方图和过滤，这种机制非常适用于生产环境。

我职业生涯的一半时间都在从事工具开发。最好的工具是提供自治，开发者可以使用工具提供的接口进行自治，工具的使用场景甚至可能超出工具开发者的设计想法。引用Richard Feynman的话：“我很早就意识到知道事情名字和知道事情本身的区别。”到现在为止，我们应该已经知道了BPF的名字，并了解了BPF能给我们带来帮助。

我喜欢这本书是因为它介绍了使用BPF创建新工具所需掌握的知识。阅读本书并完成练习后，你将拥有使用BPF的超级能力。你可以将BPF放置在工具箱中，在最需要时让其发挥作用。通过本书，你不仅能了解到BPF技术，而且也能学习到BPF的工作原理。本书可以帮你打开思路来探索使用BPF进行各种实践的途径。

这个欣欣向荣的生态系统非常令人兴奋！我希望越来越多的人开始使用BPF，并将BPF的力量变得更加强大。我很乐意了解本书的读者最终会采用BPF构建什么，无论是用来跟踪软件错误、自定义防火墙还是编写红外解码（ https://lwn.net/Articles/759188 ）的脚本。请让我们知道你如何使用BPF进行构建！

——Jessie Frazelle