kernel/bpf-developer-tutorial
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@@ -620,7 +620,7 @@ rm test_file2
<div style="break-before: page; page-break-before: always;"></div><h1 id="ebpf-入门开发实践教程四在-ebpf-中捕获进程打开文件的系统调用集合使用全局变量过滤进程-pid"><a class="header" href="#ebpf-入门开发实践教程四在-ebpf-中捕获进程打开文件的系统调用集合使用全局变量过滤进程-pid">eBPF 入门开发实践教程四：在 eBPF 中捕获进程打开文件的系统调用集合，使用全局变量过滤进程 pid</a></h1>
<p>eBPF（Extended Berkeley Packet Filter）是一种内核执行环境，它可以让用户在内核中运行一些安全的、高效的程序。它通常用于网络过滤、性能分析、安全监控等场景。eBPF 之所以强大，是因为它能够在内核运行时捕获和修改数据包或者系统调用，从而实现对操作系统行为的监控和调整。</p>
<p>本文是 eBPF 入门开发实践教程的第四篇，主要介绍如何捕获进程打开文件的系统调用集合，并使用全局变量在 eBPF 中过滤进程 pid。</p>
<p>在 Linux 系统中，进程与文件之间的交互是通过系统调用来实现的。系统调用是用户态程序与内核态程序之间的接口，它们允许用户态程序请求内核执行特定操作。在本教程中，我们关注的是 sys_openat 系统调用，它是用于打开文件的。</p>
<p>在 Linux 系统中，进程与文件之间的交互是通过系统调用来实现的。系统调用是用户态程序与内核态程序之间的接口，它们允许用户态程序请求内核执行特定操作。在本教程中，我们关注的是 sys_openat 系统调用，它用于打开文件。</p>
<p>当进程打开一个文件时，它会向内核发出 sys_openat 系统调用，并传递相关参数（例如文件路径、打开模式等）。内核会处理这个请求，并返回一个文件描述符（file descriptor），这个描述符将在后续的文件操作中用作引用。通过捕获 sys_openat 系统调用，我们可以了解进程在什么时候以及如何打开文件。</p>
<h2 id="在-ebpf-中捕获进程打开文件的系统调用集合"><a class="header" href="#在-ebpf-中捕获进程打开文件的系统调用集合">在 eBPF 中捕获进程打开文件的系统调用集合</a></h2>
<p>首先，我们需要编写一段 eBPF 程序来捕获进程打开文件的系统调用，具体实现如下：</p>
@@ -633,14 +633,14 @@ const volatile int pid_target = 0;
SEC(&quot;tracepoint/syscalls/sys_enter_openat&quot;)
int tracepoint__syscalls__sys_enter_openat(struct trace_event_raw_sys_enter* ctx)
{
u64 id = bpf_get_current_pid_tgid();
u32 pid = id;
u64 id = bpf_get_current_pid_tgid();
u32 pid = id;
if (pid_target &amp;&amp; pid_target != pid)
return false;
// Use bpf_printk to print the process information
bpf_printk(&quot;Process ID: %d enter sys openat\n&quot;, pid);
return 0;
if (pid_target &amp;&amp; pid_target != pid)
return false;
// Use bpf_printk to print the process information
bpf_printk(&quot;Process ID: %d enter sys openat\n&quot;, pid);
return 0;
}
/// &quot;Trace open family syscalls.&quot;
@@ -649,12 +649,12 @@ char LICENSE[] SEC(&quot;license&quot;) = &quot;GPL&quot;;
<p>这段 eBPF 程序实现了：</p>
<ol>
<li>引入头文件：&lt;vmlinux.h&gt; 包含了内核数据结构的定义，&lt;bpf/bpf_helpers.h&gt; 包含了 eBPF 程序所需的辅助函数。</li>
<li>定义全局变量 pid_target，用于过滤指定进程 ID。这里设为 0 表示捕获所有进程的 sys_openat 调用。</li>
<li>使用 SEC 宏定义一个 eBPF 程序，关联到 tracepoint &quot;tracepoint/syscalls/sys_enter_openat&quot;。这个 tracepoint 会在进程发起 sys_openat 系统调用时触发。</li>
<li>实现 eBPF 程序 tracepoint__syscalls__sys_enter_openat，它接收一个类型为 struct trace_event_raw_sys_enter 的参数 ctx。这个结构体包含了关于系统调用的信息。</li>
<li>使用 bpf_get_current_pid_tgid() 函数获取当前进程的 PID 和 TGID（线程组 ID）。由于我们只关心 PID，所以将其赋值给 u32 类型的变量 pid。</li>
<li>检查 pid_target 变量是否与当前进程的 pid 相等。如果 pid_target 不为 0 且与当前进程的 pid 不相等，则返回 false，不对该进程的 sys_openat 调用进行捕获。</li>
<li>使用 bpf_printk() 函数打印捕获到的进程 ID 和 sys_openat 调用的相关信息。这些信息将在用户空间通过 BPF 工具查看。</li>
<li>定义全局变量 <code>pid_target</code>，用于过滤指定进程 ID。这里设为 0 表示捕获所有进程的 sys_openat 调用。</li>
<li>使用 <code>SEC</code> 宏定义一个 eBPF 程序，关联到 tracepoint &quot;tracepoint/syscalls/sys_enter_openat&quot;。这个 tracepoint 会在进程发起 <code>sys_openat</code> 系统调用时触发。</li>
<li>实现 eBPF 程序 <code>tracepoint__syscalls__sys_enter_openat</code>，它接收一个类型为 <code>struct trace_event_raw_sys_enter</code> 的参数 <code>ctx</code>。这个结构体包含了关于系统调用的信息。</li>
<li>使用 <code>bpf_get_current_pid_tgid()</code> 函数获取当前进程的 PID 和 TGID（线程组 ID）。由于我们只关心 PID，所以将其赋值给 <code>u32</code> 类型的变量 <code>pid</code>。</li>
<li>检查 <code>pid_target</code> 变量是否与当前进程的 pid 相等。如果 <code>pid_target</code> 不为 0 且与当前进程的 pid 不相等，则返回 <code>false</code>，不对该进程的 <code>sys_openat</code> 调用进行捕获。</li>
<li>使用 <code>bpf_printk()</code> 函数打印捕获到的进程 ID 和 <code>sys_openat</code> 调用的相关信息。这些信息可以在用户空间通过 BPF 工具查看。</li>
<li>将程序许可证设置为 &quot;GPL&quot;，这是运行 eBPF 程序的必要条件。</li>
</ol>
<p>这个 eBPF 程序可以通过 libbpf 或 eunomia-bpf 等工具加载到内核并执行。它将捕获指定进程（或所有进程）的 sys_openat 系统调用，并在用户空间输出相关信息。</p>
@@ -666,7 +666,7 @@ Packing ebpf object and config into package.json...
$ sudo ecli run package.json
Runing eBPF program...
</code></pre>
<p>运行这段程序后，可以通过查看 /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe 文件来查看 eBPF 程序的输出：</p>
<p>运行这段程序后，可以通过查看 <code>/sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe</code> 文件来查看 eBPF 程序的输出：</p>
<pre><code class="language-console">$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
&lt;...&gt;-3840345 [010] d... 3220701.101179: bpf_trace_printk: Process ID: 3840345 enter sys openat
&lt;...&gt;-3840345 [010] d... 3220702.158000: bpf_trace_printk: Process ID: 3840345 enter sys openat
@@ -675,7 +675,7 @@ Runing eBPF program...
<h2 id="使用全局变量在-ebpf-中过滤进程-pid"><a class="header" href="#使用全局变量在-ebpf-中过滤进程-pid">使用全局变量在 eBPF 中过滤进程 pid</a></h2>
<p>全局变量在 eBPF 程序中充当一种数据共享机制，它们允许用户态程序与 eBPF 程序之间进行数据交互。这在过滤特定条件或修改 eBPF 程序行为时非常有用。这种设计使得用户态程序能够在运行时动态地控制 eBPF 程序的行为。</p>
<p>在我们的例子中，全局变量 <code>pid_target</code> 用于过滤进程 PID。用户态程序可以设置此变量的值，以便在 eBPF 程序中只捕获与指定 PID 相关的 <code>sys_openat</code> 系统调用。</p>
<p>使用全局变量的原理是，全局变量在 eBPF 程序的数据段（data section）中定义并存储。当 eBPF 程序加载到内核并执行时，这些全局变量会保持在内核中，可以通过 BPF 系统调用进行访问。用户态程序可以使用 BPF 系统调用中的某些特性，如 bpf_obj_get_info_by_fd 和 bpf_obj_get_info，获取 eBPF 对象的信息，包括全局变量的位置和值。</p>
<p>使用全局变量的原理是，全局变量在 eBPF 程序的数据段（data section）中定义并存储。当 eBPF 程序加载到内核并执行时，这些全局变量会保持在内核中，可以通过 BPF 系统调用进行访问。用户态程序可以使用 BPF 系统调用中的某些特性，如 <code>bpf_obj_get_info_by_fd</code> 和 <code>bpf_obj_get_info</code>，获取 eBPF 对象的信息，包括全局变量的位置和值。</p>
<p>可以通过执行 ecli -h 命令来查看 opensnoop 的帮助信息：</p>
<pre><code class="language-console">$ ecli package.json -h
Usage: opensnoop_bpf [--help] [--version] [--verbose] [--pid_target VAR]
@@ -691,17 +691,17 @@ Optional arguments:
Built with eunomia-bpf framework.
See https://github.com/eunomia-bpf/eunomia-bpf for more information.
</code></pre>
<p>可以通过 --pid_target 参数来指定要捕获的进程的 pid，例如：</p>
<p>可以通过 <code>--pid_target</code> 选项来指定要捕获的进程的 pid，例如：</p>
<pre><code class="language-console">$ sudo ./ecli run package.json --pid_target 618
Runing eBPF program...
</code></pre>
<p>运行这段程序后，可以通过查看 /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe 文件来查看 eBPF 程序的输出：</p>
<p>运行这段程序后，可以通过查看 <code>/sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe</code> 文件来查看 eBPF 程序的输出：</p>
<pre><code class="language-console">$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
&lt;...&gt;-3840345 [010] d... 3220701.101179: bpf_trace_printk: Process ID: 618 enter sys openat
&lt;...&gt;-3840345 [010] d... 3220702.158000: bpf_trace_printk: Process ID: 618 enter sys openat
</code></pre>
<h2 id="总结-3"><a class="header" href="#总结-3">总结</a></h2>
<p>本文介绍了如何使用 eBPF 程序来捕获进程打开文件的系统调用。在 eBPF 程序中，我们可以通过定义 tracepoint__syscalls__sys_enter_open 和 tracepoint__syscalls__sys_enter_openat 函数并使用 SEC 宏把它们附加到 sys_enter_open 和 sys_enter_openat 两个 tracepoint 来捕获进程打开文件的系统调用。我们可以使用 bpf_get_current_pid_tgid 函数获取调用 open 或 openat 系统调用的进程 ID，并使用 bpf_printk 函数在内核日志中打印出来。在 eBPF 程序中，我们还可以通过定义一个全局变量 pid_target 来指定要捕获的进程的 pid，从而过滤输出，只输出指定的进程的信息。</p>
<p>本文介绍了如何使用 eBPF 程序来捕获进程打开文件的系统调用。在 eBPF 程序中，我们可以通过定义 <code>tracepoint__syscalls__sys_enter_open</code> 和 <code>tracepoint__syscalls__sys_enter_openat</code> 函数并使用 <code>SEC</code> 宏把它们附加到 sys_enter_open 和 sys_enter_openat 两个 tracepoint 来捕获进程打开文件的系统调用。我们可以使用 <code>bpf_get_current_pid_tgid</code> 函数获取调用 open 或 openat 系统调用的进程 ID，并使用 <code>bpf_printk</code> 函数在内核日志中打印出来。在 eBPF 程序中，我们还可以通过定义一个全局变量 <code>pid_target</code> 来指定要捕获的进程的 pid，从而过滤输出，只输出指定的进程的信息。</p>
<p>通过学习本教程，您应该对如何在 eBPF 中捕获和过滤特定进程的系统调用有了更深入的了解。这种方法在系统监控、性能分析和安全审计等场景中具有广泛的应用。</p>
<p>更多的例子和详细的开发指南，请参考 eunomia-bpf 的官方文档：<a href="https://github.com/eunomia-bpf/eunomia-bpf">https://github.com/eunomia-bpf/eunomia-bpf</a></p>
<p>如果您希望学习更多关于 eBPF 的知识和实践，可以访问我们的教程代码仓库 <a href="https://github.com/eunomia-bpf/bpf-developer-tutorial">https://github.com/eunomia-bpf/bpf-developer-tutorial</a> 以获取更多示例和完整的教程。</p>