proj205-eBPF-K8S

基于 Kubernetes 的云原生 eBPF 程序编排和部署框架

项目名称

基于 Kubernetes 的云原生 eBPF 程序编排框架

项目描述

随着云原生的兴起，容器技术已经成为了现代应用程序开发、部署和管理的标准，而 eBPF 技术则被广泛地应用于网络、安全和性能监控等领域。然而，目前在云端和边缘端使用 eBPF 还存在一些痛点，比如缺少类似于容器一样的调度和分发机制，不便于用户管理和部署。

本课题希望参赛团队基于 Kubernetes 和 eBPF 技术，设计并实现一款支持类容器化的 eBPF 程序调度和分发的框架。通过在云端和边缘端提供类似于容器一样的使用体验，让用户可以更加便捷地开发、部署和管理 eBPF 程序，同时提高系统的性能和安全性。参赛者需在此框架之上构建一个示例应用系统，专注于可观测性、网络或安全等方面。此外，探索将 eBPF 与 WebAssembly (WASM) 结合，以改进 eBPF 程序的开发与部署体验。

所属赛道

2023全国大学生操作系统比赛的“OS功能设计”赛道

参赛要求

• 以小组为单位参赛，最多三人一个小组，且小组成员是来自同一所高校的本科生（2023春季学期或之后本科毕业的大一~大四的学生）或研究生
• 如学生参加了多个项目，参赛学生选择一个自己参加的项目参与评奖
• 请遵循“2023全国大学生操作系统比赛”的章程和技术方案要求

项目导师

赖晓铮（华南理工计算机学院）

• Email： laixz@scut.edu.cn

郑昱笙（浙江大学/DatenLord）

• Email： yusheng.zheng@datenlord.com

难度

• 基础特性的难度：中等
• 高级特性的难度：较高

基本要求

• 设计并实现一个基于 Kubernetes 的 eBPF 开发与部署框架，支持高效的 eBPF 程序管理和部署，包括程序的安装、动态加载、升级和回滚，提供类容器化的使用体验；
• 在此框架之上，构建一个专注于可观测性、网络、或者安全等方面的示例应用系统
• 支持在用户态或内核态运行eBPF程序
• 探索将 eBPF 与 WebAssembly（Wasm）结合的可能性，以改进eBPF程序的开发与部署体验。例如使用 wasm-bpf （https://github.com/eunomia-bpf/wasm-bpf）框架和 WASM 轻量级容器辅助 eBPF 程序开发，并借助 WASM 的沙箱和轻量级特性，在边缘端部署，或作为其他应用的插件动态加载。

预期目标

1. 完成基于 Kubernetes 的 eBPF 开发与部署框架的设计与实现，包括以下功能：
   • eBPF 程序的安装、动态加载、升级和回滚
   • 提供类似容器化的使用体验
   • 支持在用户态或内核态运行 eBPF 程序
   • 支持eBPF程序的监控与管理
2. 在此框架之上，构建一个专注于可观测性、网络或安全等方面的示例应用系统，具体要求如下：
   • 选择一个具体的应用场景，如网络监控、流量控制、安全防护等
   • 为选定的应用场景开发 eBPF 程序
   • 利用所构建的框架对开发的 eBPF 程序进行部署和管理
   • 对示例应用系统的性能和可用性进行评估
3. eBPF 与 WebAssembly 结合
   • 探索将 eBPF 与WebAssembly（Wasm）结合的可能性，例如使用 wasm-bpf 框架和 WASM 轻量级容器辅助 eBPF 程序开发；
   • 在边缘端部署 eBPF 程序，或作为其他应用的插件动态加载，利用 WASM 的沙箱和轻量级特性提高部署效率；
   • 实现一个兼容 WASM 的 eBPF 程序开发和运行时环境，以便开发者可以使用熟悉的 WASM 工具链进行eBPF程序开发。