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HTML
<!DOCTYPE HTML>
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<html lang="en" class="sidebar-visible no-js light">
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<head>
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<!-- Book generated using mdBook -->
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<meta charset="UTF-8">
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<title>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 - bpf-developer-tutorial</title>
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<!-- Custom HTML head -->
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<meta name="description" content="">
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<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
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<meta name="theme-color" content="#ffffff" />
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<link rel="icon" href="../favicon.svg">
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<link rel="shortcut icon" href="../favicon.png">
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<link rel="stylesheet" href="../css/variables.css">
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<link rel="stylesheet" href="../css/general.css">
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<link rel="stylesheet" href="../css/chrome.css">
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<link rel="stylesheet" href="../css/print.css" media="print">
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<!-- Fonts -->
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<link rel="stylesheet" href="../FontAwesome/css/font-awesome.css">
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<link rel="stylesheet" href="../fonts/fonts.css">
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<!-- Highlight.js Stylesheets -->
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<link rel="stylesheet" href="../highlight.css">
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<link rel="stylesheet" href="../tomorrow-night.css">
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<link rel="stylesheet" href="../ayu-highlight.css">
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<!-- Custom theme stylesheets -->
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</head>
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<body>
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<div id="body-container">
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<!-- Provide site root to javascript -->
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<script>
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var path_to_root = "../";
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var default_theme = window.matchMedia("(prefers-color-scheme: dark)").matches ? "navy" : "light";
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</script>
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<!-- Work around some values being stored in localStorage wrapped in quotes -->
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<script>
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try {
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var theme = localStorage.getItem('mdbook-theme');
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||
var sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar');
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||
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||
if (theme.startsWith('"') && theme.endsWith('"')) {
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||
localStorage.setItem('mdbook-theme', theme.slice(1, theme.length - 1));
|
||
}
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||
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||
if (sidebar.startsWith('"') && sidebar.endsWith('"')) {
|
||
localStorage.setItem('mdbook-sidebar', sidebar.slice(1, sidebar.length - 1));
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||
}
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} catch (e) { }
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</script>
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<!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
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<script>
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var theme;
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try { theme = localStorage.getItem('mdbook-theme'); } catch(e) { }
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if (theme === null || theme === undefined) { theme = default_theme; }
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var html = document.querySelector('html');
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html.classList.remove('no-js')
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html.classList.remove('light')
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html.classList.add(theme);
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html.classList.add('js');
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</script>
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<!-- Hide / unhide sidebar before it is displayed -->
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<script>
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var html = document.querySelector('html');
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var sidebar = null;
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if (document.body.clientWidth >= 1080) {
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try { sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar'); } catch(e) { }
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sidebar = sidebar || 'visible';
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} else {
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||
sidebar = 'hidden';
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||
}
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html.classList.remove('sidebar-visible');
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html.classList.add("sidebar-" + sidebar);
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</script>
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<nav id="sidebar" class="sidebar" aria-label="Table of contents">
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<div class="sidebar-scrollbox">
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<ol class="chapter"><li class="chapter-item expanded affix "><a href="../https://github.com/eunomia-bpf/bpf-developer-tutorial.html">https://github.com/eunomia-bpf/bpf-developer-tutorial</a></li><li class="chapter-item expanded affix "><li class="part-title">目录</li><li class="chapter-item expanded "><a href="../0-introduce/index.html"><strong aria-hidden="true">1.</strong> 介绍 eBPF 的基本概念、常见的开发工具</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../1-helloworld/index.html"><strong aria-hidden="true">2.</strong> eBPF Hello World，基本框架和开发流程</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../2-kprobe-unlink/index.html"><strong aria-hidden="true">3.</strong> 使用 kprobe 监测捕获 unlink 系统调用</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../3-fentry-unlink/index.html"><strong aria-hidden="true">4.</strong> 使用 fentry 监测捕获 unlink 系统调用</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../4-opensnoop/index.html" class="active"><strong aria-hidden="true">5.</strong> 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></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../5-uprobe-bashreadline/index.html"><strong aria-hidden="true">6.</strong> 使用 uprobe 捕获 bash 的 readline 函数调用</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../6-sigsnoop/index.html"><strong aria-hidden="true">7.</strong> 捕获进程发送信号的系统调用集合，使用 hash map 保存状态</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../7-execsnoop/index.html"><strong aria-hidden="true">8.</strong> 捕获进程执行/退出时间，通过 perf event array 向用户态打印输出</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../8-exitsnoop/index.html"><strong aria-hidden="true">9.</strong> 使用 exitsnoop 监控进程退出事件，使用 ring buffer 向用户态打印输出</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../9-runqlat/index.html"><strong aria-hidden="true">10.</strong> 一个 Linux 内核 BPF 程序，通过柱状图来总结调度程序运行队列延迟，显示任务等待运行在 CPU 上的时间长度</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../10-hardirqs/index.html"><strong aria-hidden="true">11.</strong> 使用 hardirqs 或 softirqs 捕获中断事件</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../11-bootstrap/index.html"><strong aria-hidden="true">12.</strong> 使用 bootstrap 开发用户态程序并跟踪 exec() 和 exit() 系统调用</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../13-tcpconnlat/index.html"><strong aria-hidden="true">13.</strong> 使用 libbpf-bootstrap 开发程序统计 TCP 连接延时</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../14-tcpstates/index.html"><strong aria-hidden="true">14.</strong> 使用 libbpf-bootstrap 记录 TCP 连接状态与 TCP RTT</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../15-javagc/index.html"><strong aria-hidden="true">15.</strong> 使用 USDT 捕获用户态 Java GC 事件耗时</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../16-memleak/index.html"><strong aria-hidden="true">16.</strong> 编写 eBPF 程序 Memleak 监控内存泄漏</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../17-biopattern/index.html"><strong aria-hidden="true">17.</strong> 编写 eBPF 程序 Biopattern 统计随机/顺序磁盘 I/O</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../18-further-reading/index.html"><strong aria-hidden="true">18.</strong> 更多的参考资料</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../19-lsm-connect/index.html"><strong aria-hidden="true">19.</strong> 使用 LSM 进行安全检测防御</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../20-tc/index.html"><strong aria-hidden="true">20.</strong> 使用 eBPF 进行 tc 流量控制</a></li><li class="chapter-item expanded affix "><li class="part-title">eBPF 高级特性与进阶主题</li><li class="chapter-item expanded "><a href="../22-android/index.html"><strong aria-hidden="true">21.</strong> 在 Android 上使用 eBPF 程序</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../23-http/index.html"><strong aria-hidden="true">22.</strong> 使用 eBPF 追踪 HTTP 请求或其他七层协议</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../30-sslsniff/index.html"><strong aria-hidden="true">23.</strong> 使用 uprobe 捕获多种库的 SSL/TLS 明文数据</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../29-sockops/index.html"><strong aria-hidden="true">24.</strong> 使用 sockops 加速网络请求转发</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../24-hide/index.html"><strong aria-hidden="true">25.</strong> 使用 eBPF 隐藏进程或文件信息</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../25-signal/index.html"><strong aria-hidden="true">26.</strong> 使用 bpf_send_signal 发送信号终止进程</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../26-sudo/index.html"><strong aria-hidden="true">27.</strong> 使用 eBPF 添加 sudo 用户</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../27-replace/index.html"><strong aria-hidden="true">28.</strong> 使用 eBPF 替换任意程序读取或写入的文本</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../28-detach/index.html"><strong aria-hidden="true">29.</strong> BPF的生命周期：使用 Detached 模式在用户态应用退出后持续运行 eBPF 程序</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../30-sslsniff/index.html"><strong aria-hidden="true">30.</strong> 使用 eBPF 用户态捕获多种库的 SSL/TLS 明文数据</a></li><li class="chapter-item expanded affix "><li class="part-title">bcc 教程与文档</li><li class="chapter-item expanded "><a href="../bcc-documents/kernel-versions.html"><strong aria-hidden="true">31.</strong> BPF Features by Linux Kernel Version</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../bcc-documents/kernel_config.html"><strong aria-hidden="true">32.</strong> Kernel Configuration for BPF Features</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../bcc-documents/reference_guide.html"><strong aria-hidden="true">33.</strong> bcc Reference Guide</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../bcc-documents/special_filtering.html"><strong aria-hidden="true">34.</strong> Special Filtering</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../bcc-documents/tutorial.html"><strong aria-hidden="true">35.</strong> bcc Tutorial</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../bcc-documents/tutorial_bcc_python_developer.html"><strong aria-hidden="true">36.</strong> bcc Python Developer Tutorial</a></li></ol>
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</div>
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<div id="sidebar-resize-handle" class="sidebar-resize-handle"></div>
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</nav>
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<!-- Track and set sidebar scroll position -->
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<script>
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var sidebarScrollbox = document.querySelector('#sidebar .sidebar-scrollbox');
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sidebarScrollbox.addEventListener('click', function(e) {
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if (e.target.tagName === 'A') {
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||
sessionStorage.setItem('sidebar-scroll', sidebarScrollbox.scrollTop);
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}
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}, { passive: true });
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var sidebarScrollTop = sessionStorage.getItem('sidebar-scroll');
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sessionStorage.removeItem('sidebar-scroll');
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if (sidebarScrollTop) {
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// preserve sidebar scroll position when navigating via links within sidebar
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sidebarScrollbox.scrollTop = sidebarScrollTop;
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} else {
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// scroll sidebar to current active section when navigating via "next/previous chapter" buttons
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var activeSection = document.querySelector('#sidebar .active');
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if (activeSection) {
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activeSection.scrollIntoView({ block: 'center' });
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}
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}
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</script>
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<div id="page-wrapper" class="page-wrapper">
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<div class="page">
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<div id="menu-bar-hover-placeholder"></div>
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<div id="menu-bar" class="menu-bar sticky">
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<div class="left-buttons">
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<button id="sidebar-toggle" class="icon-button" type="button" title="Toggle Table of Contents" aria-label="Toggle Table of Contents" aria-controls="sidebar">
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<i class="fa fa-bars"></i>
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</button>
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<button id="theme-toggle" class="icon-button" type="button" title="Change theme" aria-label="Change theme" aria-haspopup="true" aria-expanded="false" aria-controls="theme-list">
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<i class="fa fa-paint-brush"></i>
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</button>
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<ul id="theme-list" class="theme-popup" aria-label="Themes" role="menu">
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="light">Light</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="rust">Rust</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="coal">Coal</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="navy">Navy</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="ayu">Ayu</button></li>
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</ul>
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<button id="search-toggle" class="icon-button" type="button" title="Search. (Shortkey: s)" aria-label="Toggle Searchbar" aria-expanded="false" aria-keyshortcuts="S" aria-controls="searchbar">
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<i class="fa fa-search"></i>
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</button>
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</div>
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<h1 class="menu-title">bpf-developer-tutorial</h1>
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<div class="right-buttons">
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<a href="../print.html" title="Print this book" aria-label="Print this book">
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<i id="print-button" class="fa fa-print"></i>
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</a>
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</div>
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</div>
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<div id="search-wrapper" class="hidden">
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<form id="searchbar-outer" class="searchbar-outer">
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<input type="search" id="searchbar" name="searchbar" placeholder="Search this book ..." aria-controls="searchresults-outer" aria-describedby="searchresults-header">
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</form>
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<div id="searchresults-outer" class="searchresults-outer hidden">
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||
<div id="searchresults-header" class="searchresults-header"></div>
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<ul id="searchresults">
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</ul>
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</div>
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</div>
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<!-- Apply ARIA attributes after the sidebar and the sidebar toggle button are added to the DOM -->
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<script>
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document.getElementById('sidebar-toggle').setAttribute('aria-expanded', sidebar === 'visible');
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document.getElementById('sidebar').setAttribute('aria-hidden', sidebar !== 'visible');
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Array.from(document.querySelectorAll('#sidebar a')).forEach(function(link) {
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||
link.setAttribute('tabIndex', sidebar === 'visible' ? 0 : -1);
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});
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</script>
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<div id="content" class="content">
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<main>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<pre><code class="language-c">#include <vmlinux.h>
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#include <bpf/bpf_helpers.h>
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/// @description "Process ID to trace"
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const volatile int pid_target = 0;
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SEC("tracepoint/syscalls/sys_enter_openat")
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int tracepoint__syscalls__sys_enter_openat(struct trace_event_raw_sys_enter* ctx)
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{
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u64 id = bpf_get_current_pid_tgid();
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u32 pid = id >> 32;
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if (pid_target && pid_target != pid)
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return false;
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// Use bpf_printk to print the process information
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bpf_printk("Process ID: %d enter sys openat\n", pid);
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return 0;
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}
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/// "Trace open family syscalls."
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char LICENSE[] SEC("license") = "GPL";
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</code></pre>
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<p>这段 eBPF 程序实现了：</p>
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<ol>
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<li>引入头文件：<vmlinux.h> 包含了内核数据结构的定义，<bpf/bpf_helpers.h> 包含了 eBPF 程序所需的辅助函数。</li>
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<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>
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<li>使用 <code>SEC</code> 宏定义一个 eBPF 程序，关联到 tracepoint "tracepoint/syscalls/sys_enter_openat"。这个 tracepoint 会在进程发起 <code>sys_openat</code> 系统调用时触发。</li>
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<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>
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<li>使用 <code>bpf_get_current_pid_tgid()</code> 函数获取当前进程的 PID 和 TID（线程 ID）。由于我们只关心 PID，所以将其值右移 32 位赋值给 <code>u32</code> 类型的变量 <code>pid</code>。</li>
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||
<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>
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<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>
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<li>将程序许可证设置为 "GPL"，这是运行 eBPF 程序的必要条件。</li>
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</ol>
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<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>
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<p>eunomia-bpf 是一个结合 Wasm 的开源 eBPF 动态加载运行时和开发工具链，它的目的是简化 eBPF 程序的开发、构建、分发、运行。可以参考 <a href="https://github.com/eunomia-bpf/eunomia-bpf">https://github.com/eunomia-bpf/eunomia-bpf</a> 下载和安装 ecc 编译工具链和 ecli 运行时。我们使用 eunomia-bpf 编译运行这个例子。</p>
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<p>编译运行上述代码：</p>
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<pre><code class="language-console">$ ecc opensnoop.bpf.c
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Compiling bpf object...
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Packing ebpf object and config into package.json...
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$ sudo ecli run package.json
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Runing eBPF program...
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</code></pre>
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<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>
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<pre><code class="language-console">$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
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<...>-3840345 [010] d... 3220701.101179: bpf_trace_printk: Process ID: 3840345 enter sys openat
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<...>-3840345 [010] d... 3220702.158000: bpf_trace_printk: Process ID: 3840345 enter sys openat
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</code></pre>
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<p>此时，我们已经能够捕获进程打开文件的系统调用了。</p>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<p>可以通过执行 ecli -h 命令来查看 opensnoop 的帮助信息：</p>
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<pre><code class="language-console">$ ecli package.json -h
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Usage: opensnoop_bpf [--help] [--version] [--verbose] [--pid_target VAR]
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Trace open family syscalls.
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Optional arguments:
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-h, --help shows help message and exits
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-v, --version prints version information and exits
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--verbose prints libbpf debug information
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--pid_target Process ID to trace
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Built with eunomia-bpf framework.
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See https://github.com/eunomia-bpf/eunomia-bpf for more information.
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</code></pre>
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<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>
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<pre><code class="language-console">$ sudo ./ecli run package.json --pid_target 618
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Runing eBPF program...
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</code></pre>
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||
<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>
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<pre><code class="language-console">$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
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||
<...>-3840345 [010] d... 3220701.101179: bpf_trace_printk: Process ID: 618 enter sys openat
|
||
<...>-3840345 [010] d... 3220702.158000: bpf_trace_printk: Process ID: 618 enter sys openat
|
||
</code></pre>
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<h2 id="总结"><a class="header" href="#总结">总结</a></h2>
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||
<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>
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<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>
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||
<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>
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<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> 或网站 <a href="https://eunomia.dev/zh/tutorials/">https://eunomia.dev/zh/tutorials/</a> 以获取更多示例和完整的教程。</p>
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</main>
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