无码中文字幕网,欧美一级二级无人区精品,最新国产中文字幕在线播放,婷婷黄色,在线国产视频福利,五月丁香在线观看,奇米色色色,日韩成人无码毛片

1 引言

1.1 主流開發(fā)方式：從 C 代碼直接生成 eBPF 字節(jié)碼

eBPF 相比于 cBPF（經(jīng)典 BPF）的優(yōu)勢之一是：Clang/LLVM 為它提供了一個(gè)編譯后端，能從 C 源碼直接生成 eBPF 字節(jié)碼（bytecode）。（寫作本文時(shí)，GCC 也提供了一個(gè)類似的后端，但各方面都沒有 Clang/LLVM 完善，因此后者仍然是生成 eBPF 字節(jié)碼的最佳參考工具）。

將 C 代碼編譯成 eBPF 目標(biāo)文件非常有用，因?yàn)?直接用字節(jié)碼編寫高級程序是非常耗時(shí)的。此外，截至本文寫作時(shí)，還無法直接編寫字節(jié)碼程序來使用 CO-RE 等復(fù)雜特性。

因此，Clang 和 LLVM 仍然是 eBPF 工作流不可或缺的部分。

1.2 特殊場景需求：eBPF 匯編編程更合適

但是，C 方式不適用于某些特殊的場景，例如：

只是想測試特定的 eBPF 指令流
對程序的某個(gè)特定部分進(jìn)行深度調(diào)優(yōu)

在這些情況下，就需要直接編寫或修改 eBFP 匯編程序。

1.3 幾種 eBPF 匯編編程方式

直接編寫 eBPF 字節(jié)碼程序。也就是編寫可直接加載運(yùn)行的二進(jìn)制 eBPF 程序，

這肯定是可行的，但過程非常冗長無聊，對開發(fā)者極其不友好。
此外，為保證與 tc 等工具的兼容，還要將寫好的程序轉(zhuǎn)換成目標(biāo)文件（object file），因此工作量又多了一些。

直接用 eBPF 匯編語言編寫，然后用專門的匯編器（例如 ebpf_asm）將其匯編（assemble）成字節(jié)碼。

相比字節(jié)碼（二進(jìn)制），匯編語言（文本）至少可讀性還是好很多的。

用 LLVM 將 C 編譯成 eBPF 匯編，然后手動修改生成的匯編程序，最后再將其匯編（assemble）成字節(jié)碼放到對象文件。
在 C 中插入內(nèi)聯(lián)匯編，然后統(tǒng)一用 clang/llvm 編譯。

以上幾種方式 Clang/LLVM 都支持！先用可讀性比較好的方式寫，然后再將其匯編（assembling）成另字節(jié)碼程序。此外，甚至能 dump 對象文件中包含的程序。

本文將會展示第三種和第四種方式，第二種可以認(rèn)為是第三種的更加徹底版，開發(fā)的流程、步驟等已經(jīng)包括在第三種了。

2 Clang/LLVM 編譯 eBPF 基礎(chǔ)

在開始匯編編程之前，先來熟悉一下 clang/llvm 將 C 程序編譯成 eBPF 程序的過程。

2.1 將 C 程序編譯成 BPF 目標(biāo)文件

下面是個(gè) eBPF 程序：沒做任何事情，直接返回零，

//?bpf.c
int?func()?{
????return?0;
}

如下命令可以將其編譯成對象文件（目標(biāo)文件）：

#?注意?target?類型指定為?`bpf`
$?clang?-target?bpf?-Wall?-O2?-c?bpf.c?-o?bpf.o

某些復(fù)雜的程序可能需要用下面的命令來編譯：

$?clang?-O2?-emit-llvm?-c?bpf.c?-o?-?|?\
?llc?-march=bpf?-mcpu=probe?-filetype=obj?-o?bpf.o

以上命令會將 C 源碼編譯成字節(jié)碼，然后生成一個(gè) ELF 格式的目標(biāo)文件。

1.2 查看 ELF 文件中的 eBPF 字節(jié)碼

默認(rèn)情況下，代碼位于 ELF 的 .text 區(qū)域（section）：

$?readelf?-x?.text?bpf.o
Hex?dump?of?section?'.text':
??0x00000000?b7000000?00000000?95000000?00000000?................

這就是編譯生成的字節(jié)碼！

以上字節(jié)碼包含了兩條 eBPF 指令：

b7 0 0 0000 00000000    # r0 = 0
95 0 0 0000 00000000    # exit and return r0

如果對 eBPF 匯編語法不熟悉，可參考：

簡潔文檔: (https://github.com/iovisor/bpf-docs/blob/master/eBPF.md)
詳細(xì)文檔: (https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/filter.txt)

有了以上基礎(chǔ)，接下來看如何開發(fā) eBPF 匯編程序。

3 方式一：C 生成 eBPF 匯編 + 手工修改匯編

本節(jié)需要 Clang/LLVM 6.0+ 版本（clang -v）。

譯文基于 10.0，結(jié)果與原文略有差異。

C 源碼：

//?bpf.c
int?func()?{
?return?0;
}

3.1 將 C 編譯成 eBPF 匯編（clang）

其實(shí)前面已經(jīng)看到了，與將普通 C 程序編譯成匯編類似，只是這里指定 target 類型是 bpf （bpf target 與默認(rèn) target 的不同，見 Cilium 文檔 BPF 和 XDP 參考指南）：

Cilium：BPF 和 XDP 參考指南:
http://docs.cilium.io/en/latest/bpf/#llvm

$?clang?-target?bpf?-S?-o?bpf.s?bpf.c

查看生成的匯編代碼：

$?cat?bpf.s
????.text
????.file???"bpf.c"
????.globl??func?????????????????#?--?Begin?function?func
????.p2align????????3
????.type???func,@function
func:???????????????????????????#?@func
#?%bb.0:
????r0?=?0
????exit
.Lfunc_end0:
????.size???func,?.Lfunc_end0-func
???????????????????????????????#?--?End?function
????.addrsig

接下來就可以修改這段匯編代碼了。

3.2 手工修改匯編程序

因?yàn)閰R編程序是文本文件，因此編輯起來很容易。作為練手，我們在程序最后加上一行匯編指令 r0 = 3：

$?cat?bpf.s
????.text
????.file???"bpf.c"
????.globl??func????????????????????#?--?Begin?function?func
????.p2align????????3
????.type???func,@function
func:???????????????????????????????#?@func
#?%bb.0:
????r0?=?0
????exit
????r0?=?3??????????????????????????#?--?這行是我們手動加的
.Lfunc_end0:
????.size???func,?.Lfunc_end0-func
????????????????????????????????????#?--?End?function
????.addrsig

這行放在了 exit 之后，因此實(shí)際上沒任何作用。

3.3 將匯編程序 assemble 成 ELF 對象文件（llvm-mc）

接下來將 bpf.s 匯編（assemble）成包含字節(jié)碼的 ELF 對象文件。這里需要用到 LLVM 自帶的與機(jī)器碼（machine code，mc）打交道的工具 llvm-mc：

$?llvm-mc?-triple?bpf?-filetype=obj?-o?bpf.o?bpf.s

bpf.o 就是生成的 ELF 文件！

3.4 查看對象文件中的 eBPF 字節(jié)碼（readelf）

查看 bpf.o 中的字節(jié)碼：

$?readelf?-x?.text?bpf.o

Hex?dump?of?section?'.text':
??0x00000000?b7000000?00000000?95000000?00000000?................
??0x00000010?b7000000?03000000???????????????????........

看到和之前相比，

第一行（包含前兩條指令）一樣，
第二行是新多出來的（對應(yīng)的正是我們新加的一行匯編指令），作用：將常量 3 load 到寄存器 r0 中。

至此，我們已經(jīng)成功地修改了指令流。接下來就可以用 bpftool 之類的工具將這個(gè)程序加載到內(nèi)核，任務(wù)完成！

3.5 以更加人類可讀的方式查看 eBPF 字節(jié)碼（llvm-objdump -d）

LLVM 還能以人類可讀的方式 dump eBPF 對象文件中的指令，這里就要用到 llvm-objdump：

#?-d???????????:?alias?for?--disassemble
#?--disassemble:?display?assembler?mnemonics?for?the?machine?instructions
$?llvm-objdump?-d?bpf.o
bpf.o:??file?format?ELF64-BPF

Disassembly?of?section?.text:

0000000000000000?func:
???????0:???????b7?00?00?00?00?00?00?00?r0?=?0
???????1:???????95?00?00?00?00?00?00?00?exit
???????2:???????b7?00?00?00?03?00?00?00?r0?=?3

最后一列顯示了對應(yīng)的 LLVM 使用的匯編指令（也是前面我們手工編輯時(shí)使用的 eBPF 指令）。

3.6 編譯時(shí)嵌入調(diào)試符號或 C 源碼（clang -g + llvm-objdump -S）

除了字節(jié)碼和匯編指令，LLVM 還能將調(diào)試信息（debug symbols）嵌入到對象文件，更具體說就是能在字節(jié)碼旁邊同時(shí)顯示對應(yīng)的 C 源碼，對調(diào)試非常有用，也是觀察 C 指令如何映射到 eBPF 指令的好機(jī)會。

在 clang 編譯時(shí)加上 -g 參數(shù)：

#?-g:?generate?debug?information.
$?clang?-target?bpf?-g?-S?-o?bpf.s?bpf.c
$?llvm-mc?-triple?bpf?-filetype=obj?-o?bpf.o?bpf.s
#?-S??????:?alias?for?--source
#?--source:?display?source?inlined?with?disassembly.?Implies?disassemble?object
$?llvm-objdump?-S?bpf.o
Disassembly?of?section?.text:

0000000000000000?func:
;?int?func()?{
???????0:???????b7?00?00?00?00?00?00?00?r0?=?0
;?????return?0;
???????1:???????95?00?00?00?00?00?00?00?exit

注意這里用的是 -S（顯示源碼），不是 -d（反匯編）。

4 方式二：內(nèi)聯(lián)匯編（inline assembly）

接下來看另一種生成和編譯 eBPF 匯編的方式：直接在 C 程序中嵌入 eBPF 匯編。

4.1 C 內(nèi)聯(lián)匯編示例

下面是個(gè)非常簡單的例子，受 Cilium 文檔 BPF 和 XDP 參考指南的啟發(fā)：

//?inline_asm.c
int?func()?{
????unsigned?long?long?foobar?=?2,?r3?=?3,?*foobar_addr?=?&foobar;

????asm?volatile("lock?*(u64?*)(%0+0)?+=?%1"?:?//?等價(jià)于：foobar += r3
?????????"=r"(foobar_addr)?:
?????????"r"(r3),?"0"(foobar_addr));

????return?foobar;
}

關(guān)鍵字 asm 用于插入?yún)R編代碼。

4.2 編譯及查看生成的字節(jié)碼

$?clang?-target?bpf?-Wall?-O2?-c?inline_asm.c?-o?inline_asm.o

反匯編：

$?llvm-objdump?-d?inline_asm.o
Disassembly?of?section?.text:

0000000000000000?func:
???????0:???????b7?01?00?00?02?00?00?00?r1?=?2
???????1:???????7b?1a?f8?ff?00?00?00?00?*(u64?*)(r10?-?8)?=?r1
???????2:???????b7?01?00?00?03?00?00?00?r1?=?3
???????3:???????bf?a2?00?00?00?00?00?00?r2?=?r10
???????4:???????07?02?00?00?f8?ff?ff?ff?r2?+=?-8
???????5:???????db?12?00?00?00?00?00?00?lock?*(u64?*)(r2?+?0)?+=?r1
???????6:???????79?a0?f8?ff?00?00?00?00?r0?=?*(u64?*)(r10?-?8)
???????7:???????95?00?00?00?00?00?00?00?exit

對應(yīng)到最后一列的匯編，大家應(yīng)該大致能看懂。

4.3 小結(jié)

這種方式的好處是：源碼仍然是 C，因此無需像前一種方式那樣必須手動執(zhí)行編譯（ compile）和匯編（assemble）兩個(gè)分開的過程。

5 結(jié)束語

本文通過兩個(gè)極簡的例子展示了兩種 eBPF 匯編編程方式：

手動生成并修改一段特定的指令流
在 C 中插入內(nèi)聯(lián)匯編

這兩種方式我認(rèn)為都是有用的，比如在 Netronome，我們經(jīng)常用前一種方式做單元測試，檢查 nfp 驅(qū)動中的 eBPF hw offload 特性。

LLVM 支持編寫任意的 eBPF 匯編程序（但提醒一下：編譯能通過是一回事，能不能通過校驗(yàn)器是另一回事）。有興趣自己試試吧！

原文：?https://arthurchiao.art/blog/ebpf-assembly-with-llvm-zh/

LLVM eBPF 匯編編程教程