Observabilidade com eBPF

eBPF (extended Berkeley Packet Filter) permite executar programas em ambiente controlado (sandbox) no kernel do Linux sem modificar o código-fonte do kernel ou carregar módulos de kernel. Esta habilidade abrange o uso de eBPF para observabilidade profunda, monitoramento de rede e aplicação de políticas de segurança em infraestruturas nativas da nuvem.

2. Pré-requisitos

Requisitos de Versão do Kernel

Verificar Suporte do Kernel

# Check kernel version
uname -r

# Verify BTF (BPF Type Format) is enabled -- required for CO-RE
ls /sys/kernel/btf/vmlinux

# Check BPF filesystem is mounted
mount | grep bpf

# If not mounted, mount it
sudo mount -t bpf bpf /sys/fs/bpf

# Verify BPF JIT is enabled
cat /proc/sys/net/core/bpf_jit_enable
# Should return 1; if not:
sudo sysctl net.core.bpf_jit_enable=1

Instalar Toolchain

# Ubuntu/Debian -- install bpftrace, bcc tools, and libbpf
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y bpftrace bpfcc-tools libbpf-dev linux-headers-$(uname -r)

# Fedora/RHEL
sudo dnf install -y bpftrace bcc-tools libbpf-devel kernel-devel

# Verify bpftrace works
sudo bpftrace -e 'BEGIN { printf("eBPF is working\n"); exit(); }'

3. Configuração do Cilium

O Cilium substitui o kube-proxy por rede baseada em eBPF, oferecendo segurança ciente de identidade e observabilidade de rede profunda através do Hubble.

Instalar Cilium no Kubernetes

# Add the Cilium Helm repo
helm repo add cilium https://helm.cilium.io/
helm repo update

# Install Cilium with Hubble enabled
helm install cilium cilium/cilium --version 1.16.4 \
  --namespace kube-system \
  --set kubeProxyReplacement=true \
  --set k8sServiceHost="${API_SERVER_IP}" \
  --set k8sServicePort="${API_SERVER_PORT}" \
  --set hubble.enabled=true \
  --set hubble.relay.enabled=true \
  --set hubble.ui.enabled=true \
  --set hubble.metrics.enableOpenMetrics=true \
  --set hubble.metrics.enabled="{dns,drop,tcp,flow,port-distribution,icmp,httpV2:exemplars=true;labelsContext=source_ip\,source_namespace\,source_workload\,destination_ip\,destination_namespace\,destination_workload}"

# Wait for Cilium to be ready
cilium status --wait

Instalar Cilium CLI e Hubble CLI

# Cilium CLI
CILIUM_CLI_VERSION=$(curl -s https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium-cli/main/stable.txt)
curl -L --remote-name "https://github.com/cilium/cilium-cli/releases/download/${CILIUM_CLI_VERSION}/cilium-linux-amd64.tar.gz"
sudo tar xzvf cilium-linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/bin
rm cilium-linux-amd64.tar.gz

# Hubble CLI
HUBBLE_VERSION=$(curl -s https://raw.githubusercontent.com/cilium/hubble/master/stable.txt)
curl -L --remote-name "https://github.com/cilium/hubble/releases/download/${HUBBLE_VERSION}/hubble-linux-amd64.tar.gz"
sudo tar xzvf hubble-linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/bin
rm hubble-linux-amd64.tar.gz

Observabilidade de Rede com Hubble

# Port-forward the Hubble Relay
cilium hubble port-forward &

# Observe all flows in real time
hubble observe --follow

# Filter flows by namespace
hubble observe --namespace production --follow

# Filter by verdict (dropped traffic)
hubble observe --verdict DROPPED --follow

# Filter by DNS queries
hubble observe --protocol DNS --follow

# Filter HTTP traffic to a specific service
hubble observe --to-label "app=api-server" --protocol HTTP --follow

# Export flows as JSON for ingestion into SIEM
hubble observe --output json --last 1000 > flows.json

Acesso à Interface do Hubble (UI)

# Port-forward the Hubble UI
kubectl port-forward -n kube-system svc/hubble-ui 12000:80

# Access at http://localhost:12000 -- provides a real-time service dependency map

4. Tetragon para Segurança

O Tetragon é o motor de aplicação de políticas de segurança em tempo de execução do Cilium. Ele usa eBPF para observar e aplicar políticas de segurança no nível do kernel sem nenhuma alteração nas aplicações.

Instalar Tetragon

helm repo add cilium https://helm.cilium.io/
helm repo update

helm install tetragon cilium/tetragon \

…