[Высокая производительность, Настройка Linux, Тестирование IT-систем] Бинарники BPF: BTF, CO-RE и будущее средств оценки производительности BPF (перевод)

Ответить на тему

Автор

Сообщение

news_bot ^®

Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286

news_bot ^® написал(а)
25-Янв-2021 03:30

Цитировать

Две новые технологии, BTF и CO-RE, прокладывают для BPF путь в отрасль с миллиардным оборотом. Уже сейчас существует множество BPF (eBPF) стартапов, создающих сетевые продукты, продукты для обеспечения безопасности и производительности (и многое другое вне нашего поля зрения), но требующих от клиентов установки зависимостей LLVM, Clang и заголовков библиотек ядра (kernel-headers), которые могут занимать в памяти более 100 мегабайт, что негативно сказывается на скорости распространения технологии. BTF и CO-RE устраняют эти зависимости во время выполнения, делая BPF не только более практичным для встроенных сред Linux, но и для повсеместного внедрения.Эти технологии представляют из себя:

BTF: BPF Type Format, который предоставляет структурную информацию в целях устранения необходимости в заголовках библиотек ядра и Clang.

CO-RE: BPF Compile-Once Run-Everywhere, который делает скомпилированный байт-код BPF перемещаемым, избавляя от необходимости перекомпиляции с помощью LLVM.

Clang и LLVM по-прежнему требуются для компиляции, но в результате получается облегченный ELF-бинарник, который включает предварительно скомпилированный BPF байт-код и может выполняться везде. В проекте BCC есть такой набор, называемый libbpf tools. Для примера я перенес свой инструмент opensnoop(8):

# ./opensnoop
PID COMM FD ERR PATH
27974 opensnoop 28 0 /etc/localtime
1482 redis-server 7 0 /proc/1482/stat
1657 atlas-system-ag 3 0 /proc/stat
[…]

Это opensnoop(8) - ELF-бинарник, который не использует libLLVM или libclang:

# file opensnoop
opensnoop: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/l, for GNU/Linux 3.2.0, BuildID[sha1]=b4b5320c39e5ad2313e8a371baf5e8241bb4e4ed, with debuginfo, not stripped
# ldd opensnoop
    linux-vdso.so.1 (0x00007ffddf3f1000)
    libelf.so.1 => /usr/lib/x8664-linux-gnu/libelf.so.1 (0x00007f9fb7836000)
    libz.so.1 => /lib/x8664-linux-gnu/libz.so.1 (0x00007f9fb7619000)
    libc.so.6 => /lib/x8664-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f9fb7228000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f9fb7c76000)
# ls -lh opensnoop opensnoop.stripped
-rwxr-xr-x 1 root root 645K Feb 28 23:18 opensnoop
-rwxr-xr-x 1 root root 151K Feb 28 23:33 opensnoop.stripped

… и stripped занимает всего 151 Кбайт.А теперь представьте BPF-продукт: вместо того, чтобы требовать от клиентов установки различных тяжелых (и хрупких) зависимостей, BPF-агент теперь может быть одним крошечным бинарником, который работает с любым ядром, имеющим BTF.Как это работает.Дело не только в том, чтобы сохранить BPF байт-код в ELF и затем отправить его в любое другое ядро. Многие BPF-программы используют структуры ядра (kernel structs), которые могут изменяться от одной версии ядра к другой. Ваш BPF байт-код может по-прежнему выполняться на разных ядрах, но он может считывать неправильные смещения структуры и выводить бессмыслицу! opensnoop(8) не просматривает структуры ядра, поскольку он использует стабильные точки трассировки и их аргументы, но многие другие инструменты это делают.Это проблема перемещения, и BTF и CO-RE решают эту проблему для BPF-бинарников. BTF предоставляет информацию о типе, чтобы смещения структуры и другие детали могли быть запрошены по мере необходимости, а CO-RE записывает, какие части BPF-программы необходимо переписать и как. Разработчик CO-RE Андрей Накрыко написал длинные статьи, в которых это объясняется более подробно: «Переносимость BPF» и «информация о типах CO-RE BTF».CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=yЭти новые BPF-бинарники возможны только в том случае, если установлен этот параметр конфигурации ядра. Он добавляет около 1,5 Мбайт к образу ядра (это крошечный размер по сравнению с DWARF debuginfo, который может составлять сотни Мбайт). В Ubuntu 20.10 этот параметр конфигурации уже установлен по умолчанию, и все остальные дистрибутивы должны следовать ему. Примечание для разработчиков дистрибутива: он требует pahole >= 1.16.Будущее средств оценки производительности BPF, BCC Python и bpftraceДля работы со средствами оценки производительности BPF (BPF performance tools) вы должны начать с запуска инструментария BCC и bpftrace, а затем написания bpftrace-кода. Инструментарий BCC в конечном итоге следует переключить с Python на libbpf C - на работе это не отразится. Средства оценки производительности кода в BCC Python теперь считаются устаревшими, по этому мы переходим к libbpf C с BTF и CO-RE (хотя у нас все еще остается некоторая работа с библиотеками, например, поддержка USDT, поэтому Python-версии будут нам необходимы еще некоторое время). Обратите внимание, что существуют другие варианты использования BCC, которые могут продолжать использовать Python-интерфейс; сомейнтейнер BPF Алексей Старовойтов и я кратко обсудили это на iovisor-dev.Моя книга BPF Performance Tools посвящена запуску инструментария BCC и написанию bpftrace-кода, и эта часть не меняется. Однако примеры программирования на Python в Приложении C теперь считаются устаревшими. Приносим извинения за неудобства. К счастью, это всего лишь 15 страниц из 880-страничной книги.А что насчет bpftrace? Он поддерживает BTF, и в будущем мы планируем также уменьшить объем его установки (в настоящее время он может достигать 29 Мбайт, и мы убеждены, что этот показатель может быть намного меньше). Учитывая средний размер программы libbpf в 229 Кбайт (на основе текущих инструментов libbpf, stripped) и средний размер программы bpftrace в 1 Кбайт (инструменты из моей книги), большая коллекция инструментов bpftrace плюс бинарник bpftrace может потребовать меньший объем установки, чем эквивалент в libbpf. Кроме того, версии bpftrace можно изменять на лету. libbpf лучше подходит для более сложных и серьезных инструментов, которым нужны настраиваемые аргументы и библиотеки.Как видно из скриншотов, будущее инструментов оценки производительности BPF таково:

# ls /usr/share/bcc/tools /usr/sbin/*.bt
argdist drsnoop mdflush pythongc tclobjnew
bashreadline execsnoop memleak pythonstat tclstat
[…]
/usr/sbin/bashreadline.bt /usr/sbin/mdflush.bt /usr/sbin/tcpaccept.bt
/usr/sbin/biolatency.bt /usr/sbin/naptime.bt /usr/sbin/tcpconnect.bt
[…]

… и таково:

# bpftrace -e 'BEGIN { printf("Hello, World!\n"); }'
Attaching 1 probe…
Hello, World!
^C

… а не таково:

#!/usr/bin/python
from bcc import BPF
from bcc.utils import printb
prog = """
int hello(void *ctx) {
bpftrace_printk("Hello, World!\n");
return 0;
}
"""
[…]

Спасибо Yonghong Song (Facebook) за руководство в разработке BTF, Andrii Nakryiko (Facebook) за руководство разработке CO-RE и всем, кто участвует в этом проекте.Перевод статьи подготовлен в преддверии старта курса "Нагрузочное тестирование". В связи с этим приглашаем всех желающих посетить бесплатный демо-урок по теме: "Проведение нагрузочного тестирования в средстве Performance center".

ЗАБРАТЬ СКИДКУ
===========
Источник:
habr.com
===========
===========
Автор оригинала: Brendan Gregg
===========Похожие новости:

Теги для поиска: #_vysokaja_proizvoditelnost (Высокая производительность), #_nastrojka_linux (Настройка Linux), #_testirovanie_itsistem (Тестирование IT-систем), #_bpf, #_btf, #_core, #_otsenka_proizvoditelnosti (оценка производительности), #_blog_kompanii_otus._onlajnobrazovanie (
Блог компании OTUS. Онлайн-образование
), #_vysokaja_proizvoditelnost (
Высокая производительность
), #_nastrojka_linux (
Настройка Linux
), #_testirovanie_itsistem (
Тестирование IT-систем
)

Профиль ЛС

Ответить на тему

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 22-Ноя 10:20
Часовой пояс: UTC + 5