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bpf-developer-tutorial/1-helloworld
2022-12-04 23:59:55 +08:00
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eBPF 入门开发实践指南二Hello World基本框架和开发流程

eBPF (Extended Berkeley Packet Filter) 是 Linux 内核上的一个强大的网络和性能分析工具。它允许开发者在内核运行时动态加载、更新和运行用户定义的代码。

本文是 eBPF 入门开发实践指南的第二篇,主要介绍 eBPF 的基本框架和开发流程。

Hello World - minimal eBPF program

/* SPDX-License-Identifier: (LGPL-2.1 OR BSD-2-Clause) */
#define BPF_NO_GLOBAL_DATA
#include <linux/bpf.h>
#include <bpf/bpf_helpers.h>
#include <bpf/bpf_tracing.h>

typedef unsigned int u32;
typedef int pid_t;
const pid_t pid_filter = 0;

char LICENSE[] SEC("license") = "Dual BSD/GPL";

SEC("tp/syscalls/sys_enter_write")
int handle_tp(void *ctx)
{
	pid_t pid = bpf_get_current_pid_tgid() >> 32;
	if (pid_filter && pid != pid_filter)
		return 0;
	bpf_printk("BPF triggered from PID %d.\n", pid);
	return 0;
}

这段程序通过定义一个 handle_tp 函数并使用 SEC 宏把它附加到 sys_enter_write tracepoint即在进入 write 系统调用时执行)。该函数通过使用 bpf_get_current_pid_tgid 和 bpf_printk 函数获取调用 write 系统调用的进程 ID并在内核日志中打印出来。

要编译和运行这段程序,可以使用 ecc 工具和 ecli 命令。首先使用 ecc 编译程序:

$ ecc hello.bpf.c
Compiling bpf object...
Packing ebpf object and config into package.json...
```console
然后使用 ecli 运行编译后的程序:

```console
$ sudo ecli ./package.json
Runing eBPF program...

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:

$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
           <...>-3840345 [010] d... 3220701.101143: bpf_trace_printk: write system call from PID 3840345.
           <...>-3840345 [010] d... 3220701.101143: bpf_trace_printk: write system call from PID 3840345.

eBPF 程序的基本框架

如上所述, eBPF 程序的基本框架包括:

  • 包含头文件:需要包含 <linux/bpf.h> 和 <bpf/bpf_helpers.h>。
  • 定义许可证:需要定义许可证,通常使用 "Dual BSD/GPL"。
  • 定义 BPF 函数:需要定义一个 BPF 函数,例如其名称为 handle_tp其参数为 void *ctx返回值为 int。
  • 使用 BPF 助手函数:在例如 BPF 函数中,可以使用 BPF 助手函数 bpf_get_current_pid_tgid() 和 bpf_printk()。
  • 返回值

eBPF 程序的开发流程

eBPF 程序的开发流程可以概括为如下几个步骤:

  • 定义 eBPF 程序的接口和类型:这包括定义 eBPF 程序的接口函数,定义和实现 eBPF 内核映射maps和共享内存perf events以及定义和使用 eBPF 内核帮助函数helpers
  • 编写 eBPF 程序的代码:这包括编写 eBPF 程序的主要逻辑,实现 eBPF 内核映射的读写操作,以及使用 eBPF 内核帮助函数。
  • 编译 eBPF 程序:这包括使用 eBPF 编译器(例如 clang将 eBPF 程序代码编译为 eBPF 字节码,并生成可执行的 eBPF 内核模块。ecc 本质上也是调用 clang 编译器来编译 eBPF 程序。
  • 加载 eBPF 程序到内核:这包括将编译好的 eBPF 内核模块加载到 Linux 内核中,并将 eBPF 程序附加到指定的内核事件上。
  • 使用 eBPF 程序:这包括监测 eBPF 程序的运行情况,并使用 eBPF 内核映射和共享内存进行数据交换和共享。
  • 在实际开发中,还可能需要进行其他的步骤,例如配置编译和加载参数,管理 eBPF 内核模块和内核映射,以及使用其他高级功能等。

需要注意的是BPF 程序的执行是在内核空间进行的,因此需要使用特殊的工具和技术来编写、编译和调试 BPF 程序。eunomia-bpf 是一个开源的 BPF 编译器和工具包,它可以帮助开发者快速和简单地编写和运行 BPF 程序。