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eBPF 入门开发实践指南六：捕获进程发送信号的系统调用集合，使用 hash map 保存状态

eBPF (Extended Berkeley Packet Filter) 是 Linux 内核上的一个强大的网络和性能分析工具，它允许开发者在内核运行时动态加载、更新和运行用户定义的代码。

本文是 eBPF 入门开发实践指南的第六篇，主要介绍如何实现一个 eBPF 工具，捕获进程发送信号的系统调用集合，使用 hash map 保存状态。

sigsnoop

示例代码如下：

#include <vmlinux.h>
#include <bpf/bpf_helpers.h>
#include <bpf/bpf_tracing.h>

#define MAX_ENTRIES	10240
#define TASK_COMM_LEN	16

struct event {
	unsigned int pid;
	unsigned int tpid;
	int sig;
	int ret;
	char comm[TASK_COMM_LEN];
};

struct {
	__uint(type, BPF_MAP_TYPE_HASH);
	__uint(max_entries, MAX_ENTRIES);
	__type(key, __u32);
	__type(value, struct event);
} values SEC(".maps");


static int probe_entry(pid_t tpid, int sig)
{
	struct event event = {};
	__u64 pid_tgid;
	__u32 tid;

	pid_tgid = bpf_get_current_pid_tgid();
	tid = (__u32)pid_tgid;
	event.pid = pid_tgid >> 32;
	event.tpid = tpid;
	event.sig = sig;
	bpf_get_current_comm(event.comm, sizeof(event.comm));
	bpf_map_update_elem(&values, &tid, &event, BPF_ANY);
	return 0;
}

static int probe_exit(void *ctx, int ret)
{
	__u64 pid_tgid = bpf_get_current_pid_tgid();
	__u32 tid = (__u32)pid_tgid;
	struct event *eventp;

	eventp = bpf_map_lookup_elem(&values, &tid);
	if (!eventp)
		return 0;

	eventp->ret = ret;
	bpf_printk("PID %d (%s) sent signal %d to PID %d, ret = %d",
		   eventp->pid, eventp->comm, eventp->sig, eventp->tpid, ret);

cleanup:
	bpf_map_delete_elem(&values, &tid);
	return 0;
}

SEC("tracepoint/syscalls/sys_enter_kill")
int kill_entry(struct trace_event_raw_sys_enter *ctx)
{
	pid_t tpid = (pid_t)ctx->args[0];
	int sig = (int)ctx->args[1];

	return probe_entry(tpid, sig);
}

SEC("tracepoint/syscalls/sys_exit_kill")
int kill_exit(struct trace_event_raw_sys_exit *ctx)
{
	return probe_exit(ctx, ctx->ret);
}

char LICENSE[] SEC("license") = "Dual BSD/GPL";

上面的代码定义了一个 eBPF 程序，用于捕获进程发送信号的系统调用，包括 kill、tkill 和 tgkill。它通过使用 tracepoint 来捕获系统调用的进入和退出事件，并在这些事件发生时执行指定的探针函数，例如 probe_entry 和 probe_exit。

在探针函数中，我们使用 bpf_map 存储捕获的事件信息，包括发送信号的进程 ID、接收信号的进程 ID、信号值和系统调用的返回值。在系统调用退出时，我们将获取存储在 bpf_map 中的事件信息，并使用 bpf_printk 打印进程 ID、进程名称、发送的信号和系统调用的返回值。

最后，我们还需要使用 SEC 宏来定义探针，并指定要捕获的系统调用的名称，以及要执行的探针函数。

编译运行上述代码：

docker run -it -v `pwd`/:/src/ yunwei37/ebpm:latest

或者

$ ecc sigsnoop.bpf.c sigsnoop.h
Compiling bpf object...
Generating export types...
Packing ebpf object and config into package.json...
$ sudo ecli package.json
Runing eBPF program...

运行这段程序后，可以通过查看 /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe 文件来查看 eBPF 程序的输出：

$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
            node-3517    [003] d..31 82575.798191: bpf_trace_printk: PID 3517 (node) sent signal 0 to PID 3427, ret = 0
            node-15194   [003] d..31 82575.849227: bpf_trace_printk: PID 15194 (node) sent signal 0 to PID 3427, ret = 0
            node-30016   [003] d..31 82576.001361: bpf_trace_printk: PID 30016 (node) sent signal 0 to PID 3427, ret = 0
    cpptools-srv-38617   [002] d..31 82576.461085: bpf_trace_printk: PID 38617 (cpptools-srv) sent signal 0 to PID 30496, ret = 0
            node-30040   [002] d..31 82576.467720: bpf_trace_printk: PID 30016 (node) sent signal 0 to PID 3427, ret = 0

总结

更多的例子和详细的开发指南，请参考 eunomia-bpf 的官方文档：https://github.com/eunomia-bpf/eunomia-bpf