Oracle planerar att omarbeta DTrace för Linux med hjälp av eBPF

Oracle rapporterade om arbetet med att överföra DTrace-relaterade ändringar till upstream och planerna för implementering av teknologin för dynamisk felsökning av DTrace ovanpå den befintliga infrastrukturen i Linux-kärnan, särskilt med användning av sådana underprogram som eBPF. Ursprungligen var den största problematiken med att använda DTrace i Linux licenskompatibilitet, men år 2018 licensierade Oracle om DTrace-koden under GPLv2.

DTrace har redan länge erbjudits som en del av det utökade kärnan för Oracle Linux-distributionen, men för att använda den i andra distributioner krävs tillämpning av ytterligare kärnpatchar, vilket begränsar användningen av den nämnda teknologin. Som exempel har Oracle beredd av en detaljerad instruktion för installation och användning av DTrace i Fedora Linux. För installationen krävs byggnad av verktygslådan och användning av en Linux-kärna, ombyggd med patchar. För att automatisera byggprocessen av kärnan med Oracle- och Fedora-patchar föreslogs skript.

eBPF är en inbyggd bytekodstolk i Linux-kärnan som möjliggör skapande av nätverksoperationers hanterare, övervakning av systemets arbete, fångst av systemanrop, kontroll av åtkomst, hantering av händelser med tidsmätning (perf_event_open), beräkning av frekvens och tidsåtgång för operationer, samt spårning med hjälp av kprobes/uprobes/tracepoints. Tack vare tillämpningen av JIT-kompilering översätts bytekoden dynamiskt till maskininstruktioner och körs med prestanda liknande inbyggd kod. DTrace kan implementeras ovanpå eBPF, på samma sätt som fungerar befintliga spårningsverktyg.

DTrace-teknologin utvecklades för operativsystemet Solaris för att lösa problem med dynamisk spårning av systemets kärna och slutliga applikationer, vilket ger användaren möjlighet att noggrant spåra systemets beteende och diagnostisera problem i realtid. Vid felsökning påverkar DTrace inte prestandan hos de undersökta applikationerna och påverkar inte deras drift, vilket möjliggör analys av aktiva system i realtid. Bland DTrace:s styrkor märks det hög nivåspråket D, som liknar AWK, där det är betydligt enklare att skapa spårningsskript än med de verktyg som erbjuds för eBPF för att skriva hanterare på C, Python och Lua med externa bibliotek.

Ingenjörer från Oracle arbetar också med att skapa en eBPF-backend för GCC och har redan publicerat ett antal patchar för att integrera stöd för eBPF i GCC och har uppnått inkluderingen av kod för stöd för eBPF i GNU binutils. Ursprungligen baseras backenden för stöd för eBPF på LLVM-teknologier, men Oracle är intresserade av att införa en inbyggd möjlighet i GCC för att generera program för eBPF, vilket skulle möjliggöra användning av ett enda verktyg för både kompilering av Linux-kärnan och för att kompilera program för eBPF.

Förutom backenden för generering av bytekod inkluderar de patchar som föreslås för GCC även en port av libgcc för eBPF och verktyg för att skapa ELF-filer, vilket gör det möjligt att köra kod i den virtuella eBPF-maskinen med hjälp av kärnans tillhandahållande laddare. Just nu kan endast kod på C översättas till bytekod (inte alla språkets möjligheter är tillgängliga), men i framtiden förväntas en utvidgning av de tillgängliga funktionsmöjligheterna i C, stöd för andra språk, skapande av en simulator och tillägg av stöd för GCC för felsökning av eBPF-program utan att ladda dem i kärnan.

Källa: opennet.ru