libebpf:实验性用户空间eBPF库教程与知识库

libebpf介绍

libebpf是基于Berkeley数据包筛选器（BPF）基础结构的修改端口，用于将BPF从Linux内核移植到用户空间作为共享库。它的来源和基础结构使其成为一个实验性的用户空间eBPF库。

eBPF程序架构

eBPF程序由内核态部分和用户态部分组成。eBPF程序可以在内核特权上下文中运行沙盒程序，并用于扩展内核功能，而无需更改内核源代码。eBPF程序的安全性和稳定性是其架构设计的关键考虑因素。

eBPF运行时扩展

eBPF运行时扩展是指将eBPF程序的执行从内核移动到用户空间的一种方式。用户空间运行时可以在安全性和可扩展性方面提供更多的控制和灵活性，并适用于各种应用场景。

eBPF数据结构：eBPF maps

eBPF maps是一种用于在用户空间和内核空间之间共享数据的数据结构。eBPF maps提供了一种方式来跨越内核和用户空间边界，实现数据的高效交互和共享。

libebpf介绍

libebpf是基于Berkeley数据包筛选器（BPF）的修改端口，从Linux内核到用户空间作为共享库。

libebpf的源自RFC。

libebpf的关键特性

• libebpf的实验性质，适用于用户空间eBPF库的开发和应用。
• libebpf提供了操作和管理BPF程序和BPF map的函数接口。

libebpf是一个实验性的用户空间eBPF库，它的开发和应用都在用户空间进行。它是对Berkeley数据包筛选器（BPF）基础结构的修改端口，从Linux内核到用户空间作为共享库。

libebpf的主要特性包括：

• 实验性质：libebpf是一个实验性的库，用于开发和应用用户空间eBPF。
• 操作和管理BPF程序和BPF map：libebpf提供了一组函数接口，用于操作和管理BPF程序和BPF map。

eBPF程序架构

eBPF程序架构强调安全性和稳定性，其内核态部分跟踪exec()和exit()系统调用，用户态部分使用libbpf库加载和运行内核态程序。

eBPF程序的内核态和用户态部分

eBPF程序的内核态部分用于跟踪exec()和exit()系统调用，其主要目的是收集统计数据和生成事件。用户态部分使用libbpf库加载和运行内核态程序，并处理从内核态程序返回的数据，以便以易理解的形式展示。

• eBPF程序的内核态部分跟踪exec()和exit()系统调用
• eBPF程序的用户态部分使用libbpf库加载和运行内核态程序

eBPF程序的安全性和稳定性

eBPF程序架构强调安全性和稳定性，类似于内核模块。与传统内核模块不同的是，eBPF程序需要通过libbpf库加载和运行，以确保其安全性和稳定性。

• eBPF程序架构强调安全性和稳定性，类似于内核模块
• eBPF程序需要通过libbpf库加载和运行

eBPF运行时扩展

用户空间运行时的作用和意义

• 用户空间运行时扩展了eBPF的多功能性，超越了内核集成
• 用户空间运行时常用作特定用例的实验场地、调试工具或框架

用户空间运行时的应用场景和特点

• 用户空间运行时常用于可观测、网络、安全等场景
• 用户空间运行时依赖底层库执行复杂任务

eBPF数据结构：eBPF maps

为了利用eBPF程序存储和检索各种数据结构中的数据，eBPF maps应运而生。eBPF maps是一种用于在eBPF程序和内核或用户空间之间进行数据交换和信息传递的数据结构。通过eBPF maps，eBPF程序可以方便地访问数据，并且用户空间的应用程序也可以通过系统调用来访问eBPF maps中的数据。

eBPF maps的概念和用法

eBPF maps是一种用于存储和检索各种数据结构中的数据的机制。它充当了内核空间和用户空间之间的桥梁，方便数据在eBPF程序和内核或用户空间之间的传递。eBPF maps可以包含不同类型的数据，例如整数、字符串、数组等，因此非常灵活。

eBPF maps的使用方式如下：

• eBPF程序通过使用特定的指令访问eBPF maps中的数据，以便进行数据的读取、写入和修改。
• 用户空间的应用程序可以通过系统调用来访问eBPF maps中的数据，以实现与eBPF程序之间的通信。
• eBPF maps还可以通过libbpf库进行访问和操作，提供了更方便的接口和函数供开发者使用。

eBPF maps的访问方式和应用场景

eBPF maps可以通过libbpf库进行访问和操作，使开发者更加方便地使用eBPF程序。通过libbpf库，开发者可以轻松地创建、初始化、读取和修改eBPF maps中的数据。

eBPF maps在网络和安全领域有广泛的应用场景，例如：

• 网络包过滤和分类：eBPF maps可以用于实现网络包的过滤和分类，从而提高网络的安全性和性能。
• 性能分析和优化：通过使用eBPF maps，可以在内核中捕获函数的执行时间等性能数据，并对其进行分析和优化。
• 资源管理和监控：eBPF maps可以用于监控和管理系统中的资源使用情况，例如内存、CPU等，从而提高系统的可靠性和稳定性。

eBPF学习记录（四）使用libbpf开发eBPF程序原创：什么是eBPF程序的开发过程？

答案：在eBPF学习记录（四）的文章中，我们了解到使用libbpf开发eBPF程序是一种常见的方法。eBPF（Extended Berkeley Packet Filter）是一种在Linux内核中运行的沙盒化运行环境，可以在不修改内核源代码或加载内核模块的情况下进行运行时扩展和编写工具。下面介绍eBPF程序开发的主要步骤：

1. 定义程序目标：首先，我们需要明确eBPF程序的目标是什么。这可能涉及性能分析、网络监测、安全防护等多个领域。
2. 编写eBPF程序：根据目标编写eBPF程序。在编写过程中，需要使用BPF语言（一种类似于汇编语言的命令集）来描述程序的逻辑和行为。
3. 使用libbpf编译和加载程序：使用libbpf库将eBPF程序编译成字节码，并通过BPF系统调用加载到内核中。
4. 在用户空间处理数据：在用户空间中，使用libbpf库来加载和运行eBPF程序，并处理从内核中传递回来的数据。
5. 测试和优化：对eBPF程序进行测试，并根据需要进行优化，以提高性能和准确性。