用Bpftrace去透视Linux内核

原创

ithorizon 7个月前 (10-06) 阅读数 43 #Linux

用Bpftrace去透视Linux内核

Bpftrace是一个用于在Linux内核中运行高级追踪程序的有力工具。它允许用户通过编写简洁的脚本语言来监视内核活动，从而深入了解系统的内部运作。本文将介绍怎样使用Bpftrace来透视Linux内核，包括其基本原理、安装方法以及一些实用的追踪示例。

一、Bpftrace简介

Bpftrace是基于eBPF（extended Berkeley Packet Filter）技术的，它允许用户在Linux内核中直接执行代码。eBPF是一种功能有力的通用数据包过滤器，最初用于网络数据包过滤，但现在已被扩展到拥护内核追踪、系统监控、网络和存储等领域。

Bpftrace脚本使用类似于C的语言，但更加简洁。它允许用户定义规则，当内核事件出现时，执行相应的动作，如打印信息、计算统计数据或执行其他逻辑。

二、安装Bpftrace

要使用Bpftrace，首先需要在你的Linux系统上安装它。以下是安装Bpftrace的步骤：

对于基于Debian的系统（如Ubuntu），可以使用以下命令安装：

sudo apt-get update

sudo apt-get install bpftrace

对于基于RPM的系统（如CentOS），可以使用以下命令安装：

sudo yum install bpftrace

安装完成后，你可以通过运行`bpftrace --version`来检查Bpftrace是否已正确安装。

三、Bpftrace基本语法

Bpftrace脚本的基本语法包括以下部分：

规则（Rule）：定义了触发脚本执行的事件。

动作（Action）：当规则匹配时执行的操作。

过滤器（Filter）：用于筛选事件的条件。

以下是一个简洁的Bpftrace脚本示例，它会在内核打印“Hello, world!”消息时触发：


tracepoint:syscalls:sys_enter_printk
{
  if (str starts with "Hello, world!")
    printf("Caught it! ");
}

在这个例子中，我们使用了`tracepoint`规则来监视内核的`sys_enter_printk`事件，这是一个当内核调用`printk`函数时触发的事件。然后，我们检查传入的字符串是否以“Hello, world!”开头，如果是，就打印出“Caught it!”。

四、透视Linux内核的实用示例

以下是一些使用Bpftrace透视Linux内核的实用示例：

1. 监控CPU使用率

使用以下脚本可以监控CPU使用率，并在大致有特定阈值时打印警告信息：


tracepoint:kernel:cpu_idle
{
  printf("CPU idle for %d ms ", duration);
}
tracepoint:kernel:cpu_load
{
  if (cpu_load > 80)
    printf("Warning: CPU load is above 80%% ");
}

2. 查看进程创建事件

以下脚本可以打印出所有进程创建事件的相关信息：


tracepoint:process:fork
{
  printf("Process %d created by %d ", pid, ppid);
}

3. 监控文件系统操作

使用以下脚本可以监控文件系统的读写操作：


tracepoint:filesystem:file_open
{
  printf("File %s opened by process %d ", filename, pid);
}
tracepoint:filesystem:file_close
{
  printf("File %s closed by process %d ", filename, pid);
}