Linux 内核之旅（五）：ftrace/bpftrace

0x00 前言

追踪类调试工具鸟瞰图

trace-tool

0x01 ftrace

工作原理

Ftrace的框架图如下，ftrace包括多种类型的tracers，每个tracer完成不同的功能，将这些不同类型的tracers注册进入ftrace framework，各类tracers收集不同的信息，并放入到Ring buffer缓冲区以供调用

ftrace

从上图可知，Ftrace是基于debugfs调试文件系统的，需要先挂载debugfs： mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

[root@VM-163-30-centos ]# ls /sys/kernel/debug/
acpi  boot_params  dynamic_debug  fnic  kprobes  rssd            suspend_stats  usb             x86
bdi   dma_buf      extfrag        hid   mce      sched_features  tracing        wakeup_sources

ftrace的hook机制

1、静态插桩方式

在Kernel中打开了CONFIG_FUNCTION_TRACER功能后，会增加-pg编译选项，编译器会在每个内核函数的入口处调用一个特殊的汇编函数mcount 或 __fentry__，如果跟踪功能被打开，mcount/fentry 会调用当前设置的 tracer，tracer将不同的数据写入ring buffer

2、动态插桩方式

启用了CONFIG_DYNAMIC_FTRACE选项，编译内核时所有的mcount/fentry调用点都会被收集记录。编译时记录所有被添加跳转指令的函数，这里表示所有支持追踪的函数。在内核的初始化启动过程中，会根据编译期记录的列表，将mcount/fentry调用点替换为NOP指令（ no-operation）并直接转到下一条指令。因此在没有开启跟踪功能的情况下，Ftrace不会对内核性能产生任何影响。在开启追踪功能时，Ftrace才会将NOP指令动态替换为mcount/fentry（这里的动态是指的动态修改函数指令），以实现追踪功能

dynamic

0x02 bpftrace

0x0 参考

FEATURED TAGS

Latex gRPC 负载均衡 OpenSSH Authentication Consul Etcd Kubernetes 性能优化 Python 分布式锁 WebConsole 后台开发 Golang OpenSource Nginx Vault 网络安全 Perl 分布式理论 Raft 正则表达式 Redis 分布式限流 go-redis 微服务反向代理 ReverseProxy Cache 缓存连接池 OpenTracing GOMAXPROCS GoMicro 微服务框架日志 zap Pool Kratos Hystrix 熔断并发 Pipeline 证书 Prometheus Metrics PromQL Breaker 定时器 Timer Timeout Kafka Xorm MySQL Fasthttp bytebufferpool 任务队列队列异步队列 GOIM Pprof errgroup consistent-hash Zinx 网络框架设计模式 HTTP Gateway Queue Docker 网关 Statefulset NFS Machinery Teleport Zero Trust Oxy 存储 Confd 热更新 OAuth SAML OpenID Openssl AES 微服务网关 IM KMS 安全数据结构 hashtable Sort Asynq 基数树 Radix Crontab 热重启系统编程 sarama Go-Zero RDP VNC 协程池 UDP hashmap 网络编程自适应技术环形队列 Ring Buffer Circular Buffer InnoDB timewheel GroupCache Jaeger GOSSIP CAP Bash websocket 事务 GC TLS singleflight 闭包 Helm network iptables MITM HTTPS Tap Tun 路由 wireguard gvisor Git NAT 协议栈 Envoy FRP DPI gopacket Cgroup Namespace DNS eBPF GoZero Gost Clash gopsutil Linux HIDS ELKEID XDP TC Systemd netlink Kernel

FRIENDS

Apple Developer

内核追踪的工具入门