BPF中的循环
循环在编程中是一个常见的概念，然而，在 BPF 中，它们可能比大多数环境中更复杂一些。这是因为验证器和 BPF 程序保证的“安全”特性。
展开循环
在 v5.3 之前，BPF 字节码中的循环是不允许的，因为验证器不够智能，无法确定循环是否会总是终止。长期以来的解决方法是在编译器中展开循环。展开循环会增加程序的大小，并且只能在编译时知道迭代次数时才能进行。要展开循环，可以使用 #pragma unroll 指令，如下所示：
#pragma unroll
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 做一些事情
}有界循环
从 v5.3 开始，验证器已经足够智能，能够确定循环是否会停止。这些被称为“有界循环”。然而，使用此功能的使用者仍然需要小心，因为很容易写出一个循环，使得程序对于验证器来说太复杂了。验证器将检查循环的每一种可能的排列，所以如果你有一个循环，它执行 100 次，每次循环体有 20 条指令和几个分支，那么这个循环将对复杂性限制计数几千条指令。
一个常见的错误是使用具有巨大范围的变量作为循环的界限。例如：
void *data = ctx->data;
void *data_end = ctx->data_end;
struct iphdr *ip = data + sizeof(struct ethhdr);
if (ip + sizeof(struct iphdr) > data_end)
return XDP_DROP;
for (int i = 0; i < ip->tot_len; i++) {
// 扫描IP体以查找某些内容
}由于 ip->tot_len 是一个 16 位整数，验证器将检查 i 的每一个可能值，直到 65535。根据循环体内的指令和分支，你很快就会耗尽复杂性。大多数时候，扫描体的前 X 个字节就足够了，所以可以限制循环：
void *data = ctx->data;
void *data_end = ctx->data_end;
struct iphdr *ip = data + sizeof(struct ethhdr);
if (ip + sizeof(struct iphdr) > data_end)
return XDP_DROP;
int max = ip->tot_len;
if (max > 100)
max = 100;
for (int i = 0; i < max; i++) {
// 扫描IP体以查找某些内容
}映射迭代辅助函数
从 v5.13 开始，可以使用 bpf_for_each_map_elem 辅助函数迭代映射，所以你不必为此使用循环（如果映射类型支持的话）。该辅助函数使用指向映射的指针和一个回调函数进行调用。对于映射中的每个元素，都会调用回调函数。回调函数传递了映射、键、值和一个上下文指针。上下文指针可以用来从主程序传递信息到回调函数并返回。回调函数的返回值可以用来提前退出循环。
循环辅助函数
有时你真的需要在一个巨大的范围内迭代。对于那些导致复杂性问题的上述解决方案，bpf_loop 辅助函数在 v5.17 中引入。该辅助函数允许进行多达 1 << 23（约800万）次迭代的循环。该辅助函数保证循环将终止，而无需验证器检查每次迭代。函数体是一个回调函数，带有一个 index 和 ctx 参数。上下文可以是任何类型，从主程序传入并在迭代之间共享，可以用作循环的输入和输出。回调函数的返回值可以用来继续或提前退出循环。
数字开放编码迭代器
在 v6.4 中引入了开放编码迭代器。它们允许程序迭代遍历内核对象。数字迭代器允许我们在一个数字范围内迭代，允许我们进行 for 循环。
这种方法的优点是，与有界循环相比，验证器只需要检查两种状态，而不需要像循环辅助那样需要回调函数。
每种迭代器类型都有一个 bpf_iter_<type>_new 函数来初始化迭代器，一个 bpf_iter_<type>_next 函数来获取下一个元素，以及一个 bpf_iter_<type>_destroy 函数来清理迭代器。在数字迭代器的情况下，使用 bpf_iter_num_new、bpf_iter_num_next 和 bpf_iter_num_destroy 函数。
数字迭代器的最基本示例是：
struct bpf_iter_num it;
int *v;
bpf_iter_num_new(&it, 2, 5);
while ((v = bpf_iter_num_next(&it))) {
bpf_printk("X = %d", *v);
}
bpf_iter_num_destroy(&it);上述代码片段应该输出 "X = 2"、"X = 3"、"X = 4"。注意 5 是排除的，不返回。这与实现元素范围的类似 API（例如 Go 或 Rust 中的切片）匹配，其中结束索引是非包含性的。
Libbpf 还提供了宏，以更自然的方式编写上述代码：
int v;
bpf_for(v, start, end) {
bpf_printk("X = %d", v);
}还有一个重复宏：
int i = 0;
bpf_repeat(5) {
bpf_printk("X = %d", i);
i++;
}从宏观角度看，这是因为 next 方法是验证状态分叉的点，这在概念上类似于验证器在验证条件跳转时所做的事情。我们在 call bpf_iter_<type>_next 指令处分叉，并模拟两个结果：NULL（迭代完成）和非 NULL（返回新元素）。
首先模拟 NULL，并应该在不循环的情况下到达出口。之后，非 NULL 案例被验证，它要么到达出口（对于没有真正循环的简单示例），要么到达另一个 call bpf_iter_<type>_next 指令，状态等同于已经（部分）验证的。在这一点上，状态等价意味着我们技术上将无限循环，而没有“突破”已建立的“状态信封”（即，后续迭代不会向验证器状态添加任何新知识或约束，所以运行 1、2、10 或一百万次并不重要）。
但考虑到迭代器下一个方法必须最终返回 NULL 的约定，我们可以得出结论，循环体是安全的，并且最终将终止。考虑到我们已经验证了循环外的逻辑（NULL 案例），并得出循环体是安全的结论（尽管可能循环多次），验证器可以声称整体程序逻辑的安全性。