从内核到应用,openEuler与eBPF共探操作系统架构创新
2025年4月19日,第三届eBPF开发者大会在西安邮电大学举办。大会以"eBPF深度赋能,引领系统性能与安全新时代"为主题,通过主论坛和四个分论坛的形式,呈现30余场高质量的报告,来自华为、阿里、上海交通大学、麒麟软件、荣耀等知名企业和高校的技术领袖齐聚,围绕eBPF在可观测性、网络优化、安全增强等前沿领域展开深度探讨,线上线下参会规模近万人次。
作为本次大会的重要参与方,OpenAtom openEuler(简称 openEuler)社区多名技术专家在现场进行了专题分享和交流。其中,openEuler TC 委员会委员唐葛亮老师带来了题为《BPF on MPTCP》的主题演讲,深入探讨BPF技术在多路径传输控制协议中的创新应用与实践经验。openEuler Valuable Professional任玉鑫博士带来了题为《基于 eBPF 的全系统 PGO 优化方案》的主题演讲,其分享的相关成果已入选CCF A类存储顶会FAST'25。
图为:openEuler TC 委员会委员唐葛亮老师
图为:openEuler Valuable Professional任玉鑫博士
主题介绍:基于eBPF的全系统PGO优化方案
由任玉鑫博士分享的《基于eBPF的全系统PGO优化方案》,深入探讨了eBPF技术如何推动操作系统优化的两个理念革新:从行为观测向数据分析转变,从短接下沉向指导重构转变,并基于该理念介绍了在系统PGO(Profile-Guided Optimization)优化的研究实践。
PGO通过采集分析应用运行时行为特性指导编译优化,虽然显著提升应用性能,却因缺乏系统级跨层交互(如系统调用、IO行为),难以优化整体系统性能。本报告介绍了一种全系统PGO优化方案,利用eBPF技术突破这一瓶颈:
1)**全局采样,精准感知:**突破传统PGO的应用内采样局限,利用eBPF低开销(<2% CPU)精准捕获分析应用与系统交互特点;
2)**系统反馈优化:**基于eBPF捕获的交互特征,动态指导操作系统能力优化,实现性能提升
实践部署表明,该方案在容器I/O栈优化中成效显著:
容器启动时延降低4.6倍
机器学习训练性能提升1.7倍
相关成果已入选CCF A类存储顶会FAST'25,为系统级性能优化提供了新方法。
https://www.usenix.org/conference/fast25/presentation/liu-yubo
圆桌讨论:eBPF的技术进展及发展趋势
在圆桌讨论环节,openEuler TC 委员会委员唐葛亮老师、openEuler Valuable Professional任玉鑫博士与阅码场社区负责人张国强、西安邮电大学舒新峰教授、阿里云毛文安老师等嘉宾齐聚一堂,结合各自丰富的实践经验与技术积累,从多个维度为 eBPF 爱好者系统解读了可观测性技术的发展方向与 eBPF 在实际场景中的应用示范。在讨论过程中, 专家们认为eBPF最大的优势在于打破应用与操作系统的信息边界,使能全系统垂直整合。同时,操作系统社区需更进一步开放协作,从应用视角优化改进操作系统的架构设计。这与openEuler一直秉承的开发包容、协同创新的发展路径高度契合。
未来展望:eBPF技术是操作系统的必要能力,未来将呈现更加多样性的演进
未来,操作系统会将在架构、形态、设计等多个维度呈现多样性、异构性的发展趋势,形成多代际、多配置、多架构的异构操作系统协调共存的新业态。而eBPF凭借其可编程性、可验证性,仍是异构操作系统生态中必不可少的核心能力。尽管可能在不同的操作系统中以不同的方式实现,但其技术本质是相通的。
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