eBPF原理及应用开发.pptx

目录

eBPF概述与原理

BCC介绍及实践

eBPF概述与原理

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eBPF被广泛应用于网络监控、性能分析、安全策略实施等领域。

01

eBPF（ExtendedBerkeleyPacketFilter）是一种高效、灵活且安全的内核编程技术。

02

它允许用户空间应用程序在内核级别运行自定义的、低级别的代码，以实现各种网络、系统和安全功能。

01

起源于BerkeleyPacketFilter（BPF），最初用于网络数据包过滤。

02

随着Linux内核的发展，EBPF逐渐成为内核的一个重要组件，功能不断扩展。

近年来，EBPF得到了广泛的关注和应用，成为系统编程领域的一个热点。

03

A

B

C

D

它使用了一种基于寄存器的虚拟机来执行代码，保证了安全性和隔离性。

eBPF代码运行在内核空间，具有高效、低延迟的特点。

eBPF还支持动态加载和卸载代码，使得系统更加灵活和可扩展。

eBPF提供了丰富的系统调用和钩子函数，使得开发者可以方便地实现各种功能。

eBPF程序

这是用户编写的、符合eBPF指令集的程序代码，它可以在内核级别运行，并直接访问内核的数据结构和函数。

在eBPF程序加载到内核之前，验证器会检查程序的正确性和安全性，确保它不会造成内核崩溃或被恶意利用。

为了提高eBPF程序的执行效率，内核会将eBPF程序编译成本地机器码，并通过JIT（Just-In-Time）编译器在运行时进行动态编译和执行。

这是一种特殊的数据结构，用于在eBPF程序和用户空间应用程序之间共享数据。eBPFMaps提供了高效的、线程安全的数据交换机制。

eBPF验证器

eBPFJIT编译器

eBPFMaps

编写eBPF程序

开发人员使用特定的编程语言和工具编写eBPF程序，例如使用LLVMClang编译器的BPF后端将C语言代码编译成eBPF字节码。

执行eBPF程序

一旦eBPF程序被加载到内核中，它就可以被内核的事件或特定的系统调用触发执行。在执行过程中，eBPF程序可以直接访问内核的数据结构和函数，从而实现各种强大的功能。

与用户空间交互

eBPF程序可以通过eBPFMaps与用户空间应用程序进行数据交换。这使得开发人员可以在用户空间和内核空间之间实现高效、灵活的数据共享和通信。

加载eBPF程序

将编译好的eBPF字节码加载到内核中，这通常是通过特定的系统调用（如`bpf()`）完成的。在加载过程中，eBPF验证器会检查程序的正确性和安全性。

eBPF工作原理

编写eBPF程序

开发人员使用特定的编程语言和工具编写eBPF程序，例如使用LLVMClang编译器的BPF后端将C语言代码编译成eBPF字节码。

钩子函数概念

解释钩子函数在eBPF中的作用，以及如何定义和使用钩子函数。

事件跟踪机制

描述eBPF如何使用事件跟踪机制来监控系统事件。

自定义事件跟踪

介绍如何自定义事件并使用eBPF进行跟踪。

事件数据处理

阐述如何处理从钩子函数和事件跟踪机制中获取的数据。

使用C语言编写eBPF程序，实现自定义的网络、系统跟踪或安全策略等功能。

编写eBPF程序

使用`clang`和`llvm`工具链将eBPF程序编译成字节码，并使用`bpf`系统调用将其加载到内核中。

编译和加载程序

使用`bpftrace`、`perf`等工具对eBPF程序进行调试和优化，确保其正确性和性能。

调试和优化

user

kerner

系统性能优化

通过eBPF可以实现对系统内核的精细控制，从而提高系统性能和稳定性。

可扩展性强

由于eBPF支持动态加载和卸载代码，因此可以方便地扩展系统的功能，满足不断变化的需求。

安全策略实施

eBPF可以用于实现各种安全策略，如防火墙、入侵检测等，提高系统的安全性。

网络监控

eBPF可以用于实现高效的网络监控和性能分析工具，如网络抓包、流量统计等。

BCC介绍及实践

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bcc（BPFCompilerCollection）是一套用于开发、调试和运行eBPF程序的工具链。

bcc还提供了与内核交互的接口，使得eBPF程序能够方便地访问内核数据结构和函数。

bcc提供了丰富的库和工具，使得开发人员能够轻松地编写、测试和部署eBPF程序。

通过bcc，开发人员可以利用eBPF的强大功能，实现各种自定义的内核扩展和性能监控工具。

从GitHub等网站下载最新版本的bcc源码。

/iovisor/bcc

下载bcc源码

安装依赖项

编译bcc

配置环境变量

安装编译bcc所需的依赖项，如CMake、LLVM、Clang等。

按照源码中的说明文档编译bcc工具链。

将bcc工具链的可执行文件路径添加到系统的环境变量中，以便在终端中直接调用。

安装bcc

yuminstall-ybcc

用