一个简单的以 BPF 程序形式呈现的 tcpdump 过滤器 最初的 BPF 代表了一个非常简单带有多个寄存器的虚拟机。但是，尽管如此，BPF 还是大大加快了网络数据包的过滤速度。...我们也可以对键值映射（也就是所谓 BPF 映射）进行写入和读取，相应地，用户空间程序也可以做同样的事情，并且相应地，它们就可以相互传递信息了。...基本用法 使用 BPF 最简单的方法是用 C 语言编写 BPF 程序，然后用 Clang 编译器将相关的代码编译成虚拟机的代码（在任何情况下都不应该采用这种从头开始的方式）。...它是随内核源代码一起提供的，允许我们直接使用 BPF 系统调用。基本上，它为加载代码和使用 BPF 映射将数据从内核发送到用户空间并返回提供了方便的包装器。...让我们简单地导出从 0 到 3 的所有堆栈参数。我们看到了什么？一个很大的数字，一个稍小点的数字，还有我们原来的数字 2021 年和 200。开头这些奇怪的数字是什么呢？
1.2 BPF基础和技术储备 1. 网络监控工具发展历程？发展原因？ 2. BPF是什么？eBPF是什么？ 3. eBPF做了哪些提升？ 4. eBPF感知代码流程？能够使用eBPF做什么？...（内核验证器） 6. eBPF虚拟机的内部架构是什么？ 7. eBPF的执行流程是什么？ 8. eBPF的插桩类型有哪些？...eBPF虚拟机更类似于现代的处理器，允许eBPF指令映射到更贴近硬件的ISA以获得更好的性能 详细完整的历程： 2. BPF是什么？eBPF是什么？...后面将介绍)来限制可以从eBPF程序调用哪些内核函数以及可以访问哪些数据结构 6. eBPF虚拟机的内部架构是什么？...BPF虚拟机的内部架构 7. eBPF的执行流程是什么？
eBPF 是一个基于寄存器的虚拟机，使用自定义的 64 位 RISC 指令集，能够在 Linux 内核内运行即时本地编译的 “BPF 程序”，并能访问内核功能和内存的一个子集。...译者注：BPF_MAXINSNS 这个限制已经被放宽至 100 万条指令（BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS），但是非特权执行的 BPF 程序这个限制仍然会保留。...按 IPROTO_* 定义的键索引网络协议（2 字节的 word），值代表各自的数据包计数（4 字节大小）。除了数组，eBPF 映射还实现了其他数据结构类型，如栈或队列。...然后 BPF 字节码被加载到内核中，并通过 libbpf 的 bpf_load_program 返回 fd 引用来验证正确/安全。调用指定了 eBPF 是什么程序类型，这决定了它可以访问哪些内核子集。...总结 第 1 部分介绍了 eBPF 的基础知识，我们通过如何加载字节码和与 eBPF 虚拟机通信的例子进行了讲述。由于篇幅限制，编译和运行例子作为留给读者的练习。
例如 ： ▊ 经典 BPF 与扩展版 BPF 最初的 BPF 现在被称为“经典 BPF”，它是一个功能有限的虚拟机。它有两个寄存器，一个由 16 个内存槽位组成的临时存储区域和一个程序计数器。...这是 20 年来 BPF 的第一次重大更新，此举也将 BPF 扩展为一个通用的虚拟机。 虽然BPF通常被称为虚拟机，不过这往往指的是它的实现规范。...BPF在Linux中的实际实现（运行时支持）同时包括一个解释器和一个可即时编译为本机指令的编译器。 “虚拟机”一词似乎意味着在处理器之上运行另一个机器层，而实际BPF执行并非如此。...扩展版的 BPF 中增加了更多寄存器，并将字长从 32 位增至 64 位，创建了灵活的BPF 映射型存储（map），并允许调用一些受限制的内核功能。...● BPF 通过映射提供丰富的数据结构支持。 ● BPF 程序可以一次编译，然后在任何地方运行，因为 BPF 指令集、映射表结构、辅助函数和相关基础设施属于稳定的 ABI。
以bitehist为例： 使用BPF之前： 1、在内核中:开启磁盘IO事件的插桩观测。 2、在内核中，针对每个事件:向perf缓冲区写入一条记录。...可以想象一下，将10 000个磁盘I/O跟踪记录复制到用户空间程序中,然后解析以生成摘要信息--每秒执行一次； 使用BPF后，bitesize程序执行的步骤如下。...1、在内核中:启用磁盘IO事件的插桩观测，并挂载一个由bitesize工具定义的BPF程序。 2、在内核中，对每次事件:运行 BPF 程序。...它只获取字节字段，并将其保存到自定义的 BPF直方图映射数据结构中。 3、在用户空间:一次性读取BPF直方图映射表并输出结果。...这个过程避免了将事件复制到用户空间并再次对其处理的成本，也避免了对未使用的元数据字段的复制。如前面的程序输出截图所示，唯一需要复制到用户空间的数据是“count”列，其是一个数字数组。
到目前为止，我们的努力都集中在内核追踪上，所以是时候我们关注一下用户进程了。 如有疑问时，可使用该流程图： 2. eBPF 是什么？...eBPF 是一个基于寄存器的虚拟机，使用自定义的 64 位 RISC 指令集，能够在 Linux 内核内运行即时本地编译的 "BPF 程序"，并能访问内核功能和内存的一个子集。...经常被用来检查生产中的系统），所以通过一个安全的虚拟机运行本地 JIT 编译的快速内核代码对于安全监控和沙盒、网络过滤、程序跟踪、性能分析和调试都是非常有价值的。...译者注：BPF_MAXINSNS 这个限制已经被放宽至 100 万条指令（BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS），但是非特权执行的 BPF 程序这个限制仍然会保留。...总结 第 1 部分介绍了 eBPF 的基础知识，我们通过如何加载字节码和与 eBPF 虚拟机通信的例子进行了讲述。由于篇幅限制，编译和运行例子作为留给读者的练习。
顾名思义BPF来源于伯克利大学， 最早应用于网络数据包过滤器，它比当时最先进的抓包技术快20倍，其主要得利于它的两个设计： 内核态引入一个新的虚拟机，所有指令都在内核虚拟机中运行。...用户态使用 BPF 字节码来定义过滤表达式，然后传递给内核，由内核虚拟机解释执行。 BPF 提供了一种在内核事件和用户程序事件发生时安全注入代码的机制，这就让非内核开发人员也可以对内核进行控制。...eBPF 不仅扩展了寄存器的数量，引入了全新的 BPF 映射存储。...BPF 程序可以利用 BPF 映射（map）进行存储，而用户程序通常也需要通过 BPF 映射同运行在内核中的 BPF 程序进行交互。...如下图所示，在性能观测中，BPF 程序收集内核运行状态存储在映射中，用户程序再从映射中读出这些状态。 eBPF优势 速度和性能。 eBPF 可以将数据包处理这项工作从内核空间转移到用户空间。
“map” 存储 限制的内核调用 非常有限，仅限于 JIT 特定 有限，通过 bpf_call 指令调用 目标事件 数据包、 seccomp-BPF 数据包、内核函数、用户函数、跟踪点 PMCs 等...从某种意义上看，BPF 和 Java 虚拟机功能类似。对于 Java 开发人员而言，可以使用 javac 将高级编程语言编译成机器代码，Java 虚拟机是运行该机器代码的专用程序。...BPF 映射提供了内核和用户空间双向数据共享，允许用户从内核和用户空间读取和写入数据。BPF 映射的数据结构类型可以从简单数组、哈希映射到自定义类型映射。...下面是定义在 bpf 头文件中的 bpf 映射类型： ?...BPF 虚拟机会使用 BPF JIT 编译器将 BPF 字节码生成本地机器字节码，从而能获得本地编译后的程序运行速度。
group，然后指定该group的资源限制，例如：group可以使用的CPU，内存，IOPS等。...ID，但内核本身并不知道容器是什么，内核看到的是sgroups里面的namespace。 ...除此之外的（更上层）东西，内核就不知道了，例如跑在这个端口上的是什么服务。在之前，内核还知道这是一个正在通过 IPC 和其他进程通信的进程，这种情况是简单的进 程到进程、服务到服务通信。...BPF 提供了一种在内核事件和用户程序事件发生时安全注入代码的机制， 是 Linux 内核中的一个高性能沙盒虚拟机（sandbox virtual machine），它将内 核变成了可编程的（programmable...BPF 程序之间可以通信，使用 BPF maps 保存状态信息BPF程序可以使用BPF 映射（map）进行存储，BPF maps 数据可以通过 BPF 程序访问，也可以从用户空间访问。
整个实现是基于内核中的一个虚拟机来实现的，通过翻译 BPF 规则到字节码运行到内核中的虚拟机当中。...最早的论文是这篇，这篇论文我大概翻了一下，主要讲的是原本的基于栈的过滤太重了，而 BPF 是一套能充分利用 CPU 寄存器，动态注册 filter 的虚拟机实现，相对于基于内存的实现更高效，不过那个时候的内存比较小才几十兆...，这样不修改内核的虚拟机也能实现很多功能。...eBPF 的 kprobe 一种方式时候 mapping，映射 kprobe 的数据到用户态程序，比如发包数，然后用户态程序定期检查这个映射进行统计。...Linux 的系统调用，而 seccompe-bpf 则是通过 bpf 支持更强大的过滤和匹配功能，k8s pod 里面的 SecurityContext 就有 seccomp 实现的部分。
前言 我们在第 1 篇文章中介绍了 eBPF 虚拟机，包括其有意的设计限制以及如何从用户空间进程中进行交互。...本系列的第 2 部分对第 1 部分中研究的 eBPF 虚拟机和程序进行了更深入的探讨。...虚拟机 eBPF 是一个 RISC 寄存器机，共有 11 个 64 位寄存器，一个程序计数器和 512 字节的固定大小的栈。...尽管这个 sock_example 逻辑是非常简单（它只是在一个映射中增加一些数字），但在原始字节码中实现或理解它也是很难做到的。更加复杂的任务在像这样的汇编程序中完成会变得非常困难。...总结 在这一部分中，我们仔细观察了 eBPF 虚拟机的寄存器和指令集，了解了 eBPF 可访问的内核函数是如何从字节码中调用的，以及它们是如何被核心内核通过类似 syscall 的特殊目的 API 定义的
内核态引入虚拟机 用户态使用BPF字节码来定义过滤表达式然后传给内核通过虚拟机进行解释 ePBF程序工作？...BPF映射 四、eBPFcase 一个完整的eBPFcase分三部分：内核态eBPF程序（c语言编写）、用户态程序（可用python的BCC库写) 建议两个程序对着看，内核态和用户态程序的每行代码基本都能对得上...__user * filename, struct open_how *how) { struct data_t data = { }; // 获取PID和时间 data.pid = bpf_get_current_pid_tgid...填充该数据结构，并通过BPF_PERF_OUTPUT来定义perf事件类型的BPF映射，用户态进程可以直接从 BPF 映射中读取内核 eBPF 程序的运行状态； 函数hello_world：定义kprobe...events” 的 Perf 事件映射，而后通过一个循环调用 perf_buffer_poll 读取映射的内容，并执行回调函数输出进程信息。
让eBPF达到这一点是一条漫长的进化和设计之路。虽然eBPF最初用于网络包过滤，但事实证明，对于内核开发人员和生产工程师来说，在一个可以进行健康检查的虚拟机中运行用户态代码，能成为一个强大的工具。...eBPF虚拟机更类似于现代的处理器，允许eBPF指令映射到更贴近硬件的ISA以获得更好的性能。最显著的变化之一是转向使用64位寄存器，以及提升使用寄存器数量，从2个增加到10个。...将eBPF映射到原生指令的易用性，有助于即时编译，从而提高了性能。...另一种内核处理的过滤类型，是限制一个进程可以使用的系统调用方法。这是用seccomp BPF实现的。 eBPF对于调试内核和执行性能分析也很有用；程序可以被附加到跟踪点、kprobes和perf事件。...在执行每条指令之前和之后检查虚拟机状态，以确保寄存器和堆栈状态是有效的。禁止越界跳转，也禁止访问越界数据。
大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。 BPF和eBPF是什么？...BPF提供一种在各种内核事件和应用程序事件发生时允许运行一小段程序的机制，使得内核完全可编程，允许用户定制和控制他们的系统以解决相应的问题。...BCC 定义了一系列的库函数和辅助宏定义。比如，你可以使用 BPF_PERF_OUTPUT 来定义一个 Perf 事件类型的 BPF 映射。...BPF对象，包括BPF程序和对应的映射表。...调用栈跟踪映射，用于存储调用栈信息 BPF_MAP_TYPE_ARRAY_OF_MAPS BPF_MAP_TYPE_HASH_OF_MAPS 映射数组和哈希，保存其他映射的引用 BPF_MAP_TYPE_CGROUP_ARRAY
一、eBPF是什么 eBPF是extended BPF的缩写，而BPF是Berkeley Packet Filter的缩写。...对linux网络比较熟悉的伙伴对BPF应该比较了解，它通过特定的语法规则使用基于寄存器的虚拟机来描述包过滤的行为。比较常用的功能是通过过滤来统计流量，tcpdump工具就是基于BPF实现的。...流程处理规则： 不允许使用loop循环以防止进入死循环卡死kernel 不允许有不可到达的分支代码 d. 堆栈大小被限制在MAX_BPF_STACK范围内。 e....编译的字节码大小被限制在BPF_COMPLEXITY_LIMIT_INSNS范围内。 5)钩子挂载点，主要包括： ?...这里的$ccCmd一般是clang, 所以它的编译命令主要是clang --target=bpf。和普通的bpf编译没有区别。
（实际上在虚拟机上会跑出来很多cgroup的eBPF程序哦= =!）...系统支持的辅助函数列表执行man bpf-helpers查看辅助函数的详细定义注：由于eBPF虚拟机的只有寄存器和栈，所以要访问其他内核空间或者用户控件地址，就需要借助bpf_probe_read系列辅助函数...映射BPF映射给eBPF虚拟机提供了大空间的kv存储，可呗用户空间访问，从而获取eBPF程序的运行状态eBPF 程序最多可以访问 64 个不同的 BPF 映射，并且不同的 eBPF 程序也可以通过相同的...映射//创建一个哈希表映射，并挂载到/sys/fs/bpf/stats_map(Key和Value的大小都是2字节)bpftool map create /sys/fs/bpf/stats_map type...eBPF程序就不用自己定义数据结构（防止将错误的数据结构带入内核中）和引入一堆头文件了图片借助BTF、pbftool等工具，我们可以直接看到BPF映射的结构化数据，eg：# bpftool map dump
BPF可移植性的问题 BPF程序是用户提供的一部分代码，这些代码会直接注入到内核，一旦经过加载和验证，BPF程序就可以在内核上下文中运行。...跟踪，监视和分析应用程序通常是这种情况，这些应用程序是一类非常有用的BPF程序。...通过这种方式来确保BPF程序期望的内存布局和主机运行的内核的内存布局是相同的。...BPF CO-RE需要以下组件的集成和合作： BTF类型信息，用于允许获取关于内核和BPF程序类型和代码的关键信息，进而为解决BPF CO-RE的其他难题提供了可能性； 编译器(Clang)为BPF程序...C代码提供了表达意图和记录重定位信息的方法； BPF加载器(libbpf)将内核和BPF程序中的BTF绑定在一起，用于将编译后的BPF代码调整为目标主机上的特定内核代码； 内核，在完全不依赖BPF CO-RE
BPF程序 ----LLVM+Clang----> BPF字节码 ----JIT----> BPF指令集； BPF架构采用一种新的虚拟机设计，包含支持x86_64, arm64, mips64等架构的指令集...BPF工作原理： BPF关键组件： BPF Hooks BPF映射： BPF程序和用户空间程序通过BPF映射通信； BPF映射以键/值保存在内核，可以被任何BPF程序访问，用户空间的程序可以通过文件描述符访问...BPF映射 BPF映射类型：BPF映射支持多种数据结构，从而实现内核内部数据的组织以及用户态和内核态的通信，比如哈希表、数组、队列等等 4....BPF映射用途举例： 1)在BPF程序不中断的情况下修改其运行方式，修改映射中BPF程序访问的配置数据或应用数据，例如黑名单规定的IP列表和域名； 2)运行在内核的BPF程序统计进入指定网络接口的数据包信息...，提供操作内核数据和BPF映射的工具类函数； 优点：通过定义和维护BPF辅助函数，由BPF辅助函数维护者处理Linux内核版本的迭代更新，对开发者透明，形成稳定的API接口； BPF辅助函数列表：
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