libbpf-bootstrap开发指南：适用于docker等虚拟环境的进程监测 - minimal_ns

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代码分析

BPF 程序部分

功能说明

头文件引入说明

用户程序部分

执行效果

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这里的ns的意思就是namespace

代码分析

BPF 程序部分

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 OR BSD-3-Clause
/* Copyright (c) 2023 Hosein Bakhtiari */
#include 
#include 


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

int my_pid = 0;
unsigned long long dev;
unsigned long long ino;

SEC("tp/syscalls/sys_enter_write")
int handle_tp(void *ctx)
{
	struct bpf_pidns_info ns;

	bpf_get_ns_current_pid_tgid(dev, ino, &ns, sizeof(ns));
	if (ns.pid != my_pid)
		return 0;

	bpf_printk("BPF triggered from PID %d.\n", ns.pid);

	return 0;
}

功能说明

功能上应该是与minimal 一样的，只不过是使用了bpf_pidns_info。bpf_pidns_info 是一个结构体，用于存储 bpf_get_ns_current_pid_tgid 函数的结果。

minimal程序不适用于具有命名空间的环境，例如docker或 WSL2，因为命名空间中进程的感知 pid 不是进程的实际 pid。要minimal在命名空间环境中执行，您需要使用minimal_ns

struct bpf_pidns_info {
	__u32 pid;
	__u32 tgid;
};

头文件引入说明

linux/bpf.h 是 BPF 的主要头文件，bpf/bpf_helpers.h 包含了许多用于写 BPF 程序的辅助函数，linux/sched.h 包含了进程调度相关的数据结构。

下面是详细说明：

1. #include ```linux/bpf.h 是 Linux 内核 BPF（Berkeley Packet Filter）库的主要头文件，提供了 BPF 程序需要的各种数据类型和宏定义。在这段代码中，struct bpf_pidns_info数据结构就是由linux/bpf.h` 头文件定义的。
2. #include ```bpf/bpf_helpers.h 头文件提供了在 BPF 程序中使用的各种辅助函数的定义。在这段代码中，bpf_get_ns_current_pid_tgid和bpf_printk函数就是由bpf/bpf_helpers.h` 头文件定义的。```bpf_get_ns_current_pid_tgid 函数用于获取当前的 PID 和 TGID（线程组 ID）信息。bpf_printk函数类似于 C 语言的printf` 函数，用于在 BPF 调试日志中打印信息。

用户程序部分

// SPDX-License-Identifier: (LGPL-2.1 OR BSD-2-Clause)
/* Copyright (c) 2023 Hosein Bakhtiari */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "minimal_ns.skel.h"

static int libbpf_print_fn(enum libbpf_print_level level, const char *format, va_list args)
{
	return vfprintf(stderr, format, args);
}

int main(int argc, char **argv)
{
	struct minimal_ns_bpf *skel;
	int err;
	struct stat sb;

	/* Set up libbpf errors and debug info callback */
	libbpf_set_print(libbpf_print_fn);

	/* Open BPF application */
	skel = minimal_ns_bpf__open();
	if (!skel) {
		fprintf(stderr, "Failed to open BPF skeleton\n");
		return 1;
	}

	/* ensure BPF program only handles write() syscalls from our process */
	if (stat("/proc/self/ns/pid", &sb) == -1) {
		fprintf(stderr, "Failed to acquire namespace information");
		return 1;
	}
	skel->bss->dev = sb.st_dev;
	skel->bss->ino = sb.st_ino;
	skel->bss->my_pid = getpid();

	/* Load & verify BPF programs */
	err = minimal_ns_bpf__load(skel);
	if (err) {
		fprintf(stderr, "Failed to load and verify BPF skeleton\n");
		goto cleanup;
	}

	/* Attach tracepoint handler */
	err = minimal_ns_bpf__attach(skel);
	if (err) {
		fprintf(stderr, "Failed to attach BPF skeleton\n");
		goto cleanup;
	}

	printf("Successfully started! Please run `sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe` "
	       "to see output of the BPF programs.\n");

	for (;;) {
		/* trigger our BPF program */
		fprintf(stderr, ".");
		sleep(1);
	}

cleanup:
	minimal_ns_bpf__destroy(skel);
	return -err;
}

整体逻辑与minimal 是一致的，只不过首先使用 stat 系统调用获取 /proc/self/ns/pid 的文件状态。

在 Linux 中，/proc/self/ns/pid 是一个特殊的文件，它代表了当前进程的 PID namespace。stat 系统调用可以获取到这个文件的各种信息，包括设备号 (st_dev) 和 inode 号 (st_ino)，这两个值可以唯一地标识一个文件。如果 stat 系统调用失败，程序会输出错误信息并退出。

然后，这段代码将获取到的设备号和 inode 号，以及当前进程的 PID，存储到 BPF 程序的 BSS section 中。在这个例子中，BPF 程序的 BSS section 是通过 skel->bss 访问的，skel->bss->dev、skel->bss->ino 和 skel->bss->my_pid 分别对应于 BSS section 中的 dev、ino 和 my_pid 三个变量。

这样，当 BPF 程序处理 write() 系统调用时，就可以检查系统调用是否来自于同一 PID namespace 中的当前进程，从而确保只处理来自当前进程的 write() 系统调用。

执行效果

$ cd examples/c
$ make minimal_ns
$ sudo ./minimal_ns
$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
           <...>-3840345 [022] d...1  8804.331204: bpf_trace_printk: BPF triggered from PID 9087.
           <...>-3840345 [022] d...1  8804.331215: bpf_trace_printk: BPF triggered from PID 9087.