Bpftime प्रोजेक्ट eBPF का उपयोगकर्ता-स्थान कार्यान्वयन विकसित करता है

bpftime प्रोजेक्ट प्रस्तुत किया गया है, जो उपयोगकर्ता स्थान में eBPF हैंडलर निष्पादित करने के लिए एक रनटाइम और एक वर्चुअल मशीन विकसित करता है। Bpftime uprobe और प्रोग्रामेटिक सिस्टम कॉल इंटरसेप्शन जैसी सुविधाओं का उपयोग करके eBPF ट्रेसिंग और प्रोसेस इंटरवेंशन प्रोग्राम को पूरी तरह से यूजर स्पेस में चलाने की अनुमति देता है। यह नोट किया गया है कि अनावश्यक संदर्भ स्विच को समाप्त करके, bpftime लिनक्स कर्नेल द्वारा प्रदान की गई uprobe और uretprobe कार्यक्षमता का उपयोग करने की तुलना में ओवरहेड में दस गुना कमी प्राप्त कर सकता है। इसके अलावा, bpftime डिबगिंग को बहुत सरल बनाता है, संभावित रूप से लिनक्स कर्नेल के बिना सिस्टम पर उपयोग किया जा सकता है, और कर्नेल में eBPF एप्लिकेशन को लोड करने के लिए आवश्यक उन्नत विशेषाधिकारों की आवश्यकता नहीं होती है। प्रोजेक्ट कोड C/C++ में लिखा गया है और MIT लाइसेंस के तहत वितरित किया गया है।

सिस्टम कॉल का अवरोधन और अपरोब चेक का एकीकरण निष्पादन योग्य कोड (बाइनरी रीराइटिंग) को फिर से लिखने की तकनीक का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है, जिसमें सिस्टम कॉल, प्रवेश बिंदु और स्थानीय कार्यों के लिए कॉल को मशीन कोड के संशोधन के माध्यम से डिबगिंग हैंडलर में संक्रमण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। निष्पादन करने वाला एप्लिकेशन, जो लिनक्स कर्नेल स्तर पर uprobe का उपयोग करके अवरोधन को व्यवस्थित करने से कहीं अधिक प्रभावी है।

फ़ंक्शंस को बदलने या बदलने, हैंडलर (हुक) और फ़िल्टर संलग्न करने, सिस्टम कॉल पैरामीटर्स को रीडायरेक्ट करने, ब्लॉक करने या बदलने, फ़ंक्शंस के प्रवेश और निकास बिंदुओं को इंटरसेप्ट करने के साथ-साथ कोड में एक मनमाने ढंग से ऑफसेट पर एक हैंडलर को प्रतिस्थापित करने के संचालन समर्थित हैं। Bpftime को सिस्टम पर चल रही किसी भी प्रक्रिया से बिना पुनरारंभ या पुनर्निर्माण की आवश्यकता के जोड़ा जा सकता है। प्रक्रियाओं में bpftime का प्रतिस्थापन ptrace के माध्यम से प्रक्रियाओं को चलाने के लिए, और LD_PRELOAD के माध्यम से लोड करने के लिए किया जा सकता है।

bpftime के भाग के रूप में, एक रनटाइम विकसित किया जा रहा है जो आपको eBPF प्रोग्राम को सिस्टम कॉल और अपरोब ट्रेस पॉइंट से जोड़ने की अनुमति देता है; उपयोगकर्ता प्रक्रिया स्तर पर eBPF कार्यक्रमों के पृथक निष्पादन के लिए JIT के साथ eBPF वर्चुअल मशीन (AOT संकलन अतिरिक्त रूप से समर्थित है); कर्नेल के साथ बातचीत करने और कर्नेल के uprobe सबसिस्टम के साथ संगतता को व्यवस्थित करने के लिए एक पृष्ठभूमि प्रक्रिया (bpftime कर्नेल में eBPF कार्यक्रमों के साथ सहयोग को व्यवस्थित करने के लिए कर्नेल से उपयोगकर्ता स्थान में eBPF लोड करने के मोड का समर्थन करता है, उदाहरण के लिए, kprobe को संसाधित करने के लिए उपयोग किया जाता है) या नेटवर्क फ़िल्टर सेट करना)।

ईबीपीएफ वर्चुअल मशीन को प्लग-इन लाइब्रेरी के रूप में डिज़ाइन किया गया है और यह यूबीपीएफ के समान एक एपीआई प्रदान करता है, जो इसे अन्य परियोजनाओं में ईबीपीएफ कार्यक्षमता को एकीकृत करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। कई प्रक्रियाओं से डेटा के सारांश एकत्रीकरण के लिए, साझा मेमोरी में स्थित संयुक्त ईबीपीएफ मानचित्रों का निर्माण समर्थित है। Bpftime के साथ, कर्नेल में उपयोग के लिए लिखे गए मानक eBPF हैंडलर का उपयोग किया जा सकता है, और मानक क्लैंग और libbpf-आधारित टूल का उपयोग असेंबली के लिए किया जा सकता है।

bpftime के साथ, BCC, bpftrace और Deepflow जैसे ट्रेसिंग सिस्टम को यूजर स्पेस में निष्पादित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, हमने nginx में एन्क्रिप्टेड ट्रैफ़िक का विश्लेषण और सहेजने के लिए BCC फ्रेमवर्क से sslsniff स्क्रिप्ट के उपयोग का प्रदर्शन किया। किए गए परीक्षणों में, कर्नेल पक्ष पर sslsniff निष्पादित करते समय nginx का प्रदर्शन 58% कम हो जाता है, और हैंडलर को उपयोगकर्ता स्थान पर ले जाने पर 12.3% कम हो जाता है।

कर्नेल में मूल eBPF का उपयोग करके प्रोसेस ट्रेसिंग आर्किटेक्चर:

bpftime का उपयोग करके उपयोगकर्ता स्थान अनुरेखण वास्तुकला:

हाइब्रिड मोड, जिसमें bpftime कर्नेल में eBPF के साथ मिलकर काम करता है, उदाहरण के लिए, नेटवर्क फ़िल्टर स्थापित करने या व्यक्तिगत हैंडलर को उपयोगकर्ता स्थान पर ले जाने के लिए:

भविष्य की योजनाओं में शामिल हैं: अपवादों को प्रतिस्थापित करने की क्षमता (फ़ॉल्ट इंजेक्शन); ऑपरेशन के तर्क को बदलने या बाइनरी असेंबली में त्रुटियों को ठीक करने के लिए हॉट पैचिंग (हॉट पैचिंग); Nginx के लिए एक मॉड्यूल बनाना जो आपको eBPF प्रोग्राम का उपयोग करके एक्सटेंशन बनाने की अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, गतिशील मार्ग चयन, कैशिंग, सुरक्षा नीतियों को लागू करने और लोड संतुलन के लिए); FUSE सबसिस्टम की क्षमताओं का विस्तार करना (उदाहरण के लिए, eBPF प्रोग्राम के रूप में कैशिंग या एक्सेस कंट्रोल के लिए FS में एक्सटेंशन बनाना)।

स्रोत: opennet.ru