eBPF demo

ubuntu server 23.10

eBPF介绍

eBPF(Extended Berkeley Packet Filter,扩展的伯克利数据包过滤器)前身是BPF(Berkeley Packet Filter,伯克利数据包过滤器)。
BPF合入linux kernel，在tcpdump中应用。
eBPF应用广泛，eBPF程序由两类源文件组成，一类是运行于内核态的eBPF程序的源代码文件(只能用C语言开发，由clang编译器编译)，另一类是向内核加载eBPF程序、从内核卸载eBPF程序、与内核数据交互、展现用户态程序逻辑的用户态程序的源代码文件。

安装依赖

apt-get update
apt-get install -y make clang llvm libelf-dev libbpf-dev bpfcc-tools libbpfcc-dev linux-tools-$(uname -r) linux-headers-$(uname -r)

eBPF代码

内核态eBPF hello.c

// 包含头文件
#include <uapi/linux/openat2.h>
#include <linux/sched.h>

// 定义数据结构
struct data_t {
  u32 pid;
  u64 ts;
  char comm[TASK_COMM_LEN];
  char fname[NAME_MAX];
};

// 定义性能事件映射
BPF_PERF_OUTPUT(events);

// 定义kprobe处理函数
int hello_world(struct pt_regs *ctx, int dfd, const char __user * filename, struct open_how *how)
{
  struct data_t data = { };

  // 获取PID和时间
  data.pid = bpf_get_current_pid_tgid();
  data.ts = bpf_ktime_get_ns();

  // 获取进程名
  if (bpf_get_current_comm(&data.comm, sizeof(data.comm)) == 0)
  {
    bpf_probe_read(&data.fname, sizeof(data.fname), (void *)filename);
  }

  // 提交性能事件
  events.perf_submit(ctx, &data, sizeof(data));
  return 0;
}

1. BPF_PERF_OUTPUT定义perf事件的BPF映射，用户态进程从BPF映射中读取。
2. 函数hello_world提交perf事件信息。

用户态eBPF hello.py

from bcc import BPF

# 1) load BPF program
b = BPF(src_file="hello.c")
b.attach_kprobe(event="do_sys_openat2", fn_name="hello_world")

# 2) print header
print("%-18s %-16s %-6s %-16s" % ("TIME(s)", "COMM", "PID", "FILE"))

# 3) define the callback for perf event
start = 0
def print_event(cpu, data, size):
    global start
    event = b["events"].event(data)
    if start == 0:
            start = event.ts
    time_s = (float(event.ts - start)) / 1000000000
    print("%-18.9f %-16s %-6d %-16s" % (time_s, event.comm, event.pid, event.fname))

# 4) loop with callback to print_event
b["events"].open_perf_buffer(print_event)
while 1:
    try:
        b.perf_buffer_poll()
    except KeyboardInterrupt:
        exit()

1. 附加eBPF程序hello.c到内核函数do_sys_openat2。
2. 输出一行数据格式。
3. print_event函数定义数据处理的回调函数。
4. open_perf_buffer定义events的Perf事件映射，循环调用perf_buffer_poll读取映射内容，执行回调函数输出进程信息。

运行结果

参考资料

https://cloud.tencent.com/developer/article/1942628

https://tonybai.com/2022/07/05/develop-hello-world-ebpf-program-in-c-from-scratch/