1 大赛背景

eBPF 技术（extended Berkeley Packet Filter）是一种功能强大的内核扩展机制，它提供了在操作系统内核中执行用户定义的代码片段的能力，可以在网络层面上进行流量分析和操作。eBPF 技术通过在内核空间中运行特定的用户定义程序，实现了高效的数据包过滤、分析和操作功能，同时避免了在用户空间和内核空间之间频繁切换的性能损耗，并极大的方便用户进行内核编程。我们期望参赛者在系统网络、容器和微服务、系统跟踪和调试、系统性能分析和优化以及其他领域提供更多解决方案，同时推动 eBPF 技术的广泛应用和发展，也促进开源社区的协作和成长。

2 eBPF主要应用领域

网络	eBPF 技术在网络领域中有着广泛的应用。通过使用 eBPF，可以编写高效的数据包过滤器、流量控制和监控工具，从而实现网络性能优化和安全增强。eBPF 可以用于实时分析和调试网络流量，监测网络中的异常行为，进行入侵检测和防御等。
容器和微服务	eBPF 技术在容器和微服务的网络层面也得到了广泛应用。通过 eBPF，可以构建高效的容器网络和服务间通信的解决方案，实现流量路由、负载均衡、安全策略等功能。eBPF 还可以用于容器的性能分析和调试，帮助优化和监控容器的网络行为。
系统跟踪和调试	eBPF 技术在系统跟踪和调试方面也非常有用。通过编写 eBPF 程序，可以在内核级别上捕获和分析各种事件和指标，如系统调用、函数调用、内存分配等。这使得开发者可以更深入地了解系统的行为，并进行性能优化和故障排除。
性能分析和优化	eBPF 技术还可以用于系统和应用程序的性能分析和优化。通过在关键代码路径上插入 eBPF 程序，可以实时捕获和分析各种性能指标，例如函数执行时间、系统调用延迟等。这有助于开发者识别性能瓶颈，并采取相应的优化措施。

3 赛题说明

本赛题作品内容必须包含以下三个子方向的内容，否则视为无效作品。

方向	介绍	赛题方向要求	基本要求
方向1. eBPF技术实现应用流量在内核网络协议栈的时延跟踪	基于eBPF技术实现流量在内核网络协议栈的时延跟踪，可以帮助开发人员和网络工程师及时发现系统存在的时延问题或性能瓶颈，并采取相应的解决措施	需要在用户空间展示流量到从应用程序发包到内核协议栈以及最终发出主要HOOK点的时延数据，也需要展示系统收包时从驱动程序到协议栈然后在到用户态程序的时延数据，协议支持ICMP、TCP、UDP	工具不能对系统性能以及稳定性产生影响，需要在有正常流量的时候也能运行；需要提供详细的设计文档，说明系统的设计和实现细节，并提供演示、代码注释和示例，以帮助其他用户理解和使用该工具
方向2. eBPF技术观测应用的TCP长连接	基于eBPF技术观测和追踪TCP长连接，通过实时收集和分析长连接的数据包和指标，对网络问题进行定位和性能优化，帮助管理者更好地掌握和管理长连接的状态，以提供更好的用户体验和服务质量	eBPF 程序应能够捕获并统计系统或指定IP 地址上的 TCP 长连接的活动。具体来说，应能够监测连接的建立、断开、数据传输等事件，并记录连接的持续时间、数据流量等关键指标。可以将信息输出成日志或屏幕上
方向3. 基于eBPF技术实现操作系统的丢包检测	操作系统网络丢包问题排查通常困难重重，通常需要进行多方面的分析和调试，这需要丰富的经验和专业知识的工作人员，以及合适的工具和方法，通过eBPF技术实现丢包检测，方便运维人员能够迅速定位到网络丢包产生的原因，并及时发现和解决与丢包相关的问题和威胁	eBPF 程序应能够准确地检测和记录在一个或多个特定网络接口上发生的丢包事件。具体来说，程序应能够捕获和统计丢失的数据包数目、丢包的原因、丢包的时间戳等关键信息，可以将信息输出成日志或屏幕上
方向3. 基于eBPF技术实现操作系统的丢包检测		eBPF 程序可以追踪指定报文在系统内产生丢包的原因，并给出合理建议，将日志输出到屏幕上

参考应用实例

方向	参考应用实例
方向1. eBPF技术实现应用流量在内核网络协议栈的时延跟踪	1）在金融交易系统中，每一毫秒的延迟都可能导致巨额财务损失。通过使用eBPF技术实现流量在内核网络协议栈的时延跟踪，用户可以详细监测和分析网络数据包在内核中的传输的过程和时间戳。利用eBPF程序来捕获、记录和分析数据包的传输路径，从而确定操作系统网络传输的时延情况。通过可视化工具，用户可以实时监测时延指标，并及时发现潜在的性能问题或瓶颈。这使得金融业务人员能够针对特定的时延问题进行调优和改进，以确保金融交易系统的稳定性和实时性
方向1. eBPF技术实现应用流量在内核网络协议栈的时延跟踪	2）在游戏行业中，快速和稳定的网络连接对于提供流畅的游戏体验至关重要。通过利用eBPF技术实现流量在内核网络协议栈的时延跟踪，帮助网络工程师能够发现网络延迟问题，快速定位网络性能瓶颈，并采取措施提高游戏的响应速度和稳定性
方向2. eBPF技术观测应用的TCP长连接	1）对于网页应用的扫码登录功能，通过eBPF技术，我们可以实时收集和分析TCP长连接的数据包，以便及时发现潜在的安全问题。例如，我们可以监控登录请求的数据包，确保扫码登录过程的安全性，避免恶意攻击或身份伪造
	2）对于头像验证功能，eBPF技术可以帮助我们实时观测TCP长连接的性能指标，例如延迟和带宽使用情况。通过监测头像验证请求的数据包，我们可以及时发现网络延迟或带宽瓶颈等问题，从而优化用户体验并提供更高效的服务
	3）对于聊天室功能，eBPF技术可以用于追踪和监控TCP长连接的行为和性能。通过实时收集和分析聊天室中的数据包，我们可以快速定位可能的问题，如连接断开、消息延迟等，并及时采取措施进行优化和维护
方向3. 基于eBPF技术实现操作系统的丢包检测	1）故障诊断和问题定位：丢包检测在故障诊断和问题定位方面非常有用。当出现网络连接不稳定或故障时，服务器运维人员可以使用丢包检测来追踪丢包情况，并快速定位故障点。通过识别丢包的来源和路径，可以更快地解决问题，缩短故障恢复时间
	2）监控网络连接的丢包率：服务器运维人员可以使用丢包检测来监控服务器的网络连接，及时发现和处理丢包问题。通过实时检测网络连接的丢包率，可以判断服务器的网络性能，并及时识别和解决潜在的问题
	3）优化网络协议和设置：丢包检测可以帮助服务器运维人员识别网络协议和设置上的问题。通过分析丢包日志和统计数据，可以发现潜在的网络瓶颈或配置不当，从而优化服务器的网络协议和设置，提高网络性能和稳定性
	4）网络安全监测：丢包检测也可以应用于网络安全监测。通过监测服务器网络连接的丢包情况，可以发现潜在的网络攻击或入侵行为。例如，异常的丢包率可能是由DDoS攻击引起的，及时检测和响应可以帮助保护服务器免受攻击

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