关于安全:Perf-Ring-Buffer对比

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Perf Buffer 惯例用法:

struct addrinfo  // 须要上传给应用层的数据结构
{
  int ai_flags;         /* Input flags.  */
  int ai_family;        /* Protocol family for socket.  */
  int ai_socktype;      /* Socket type.  */
  int ai_protocol;      /* Protocol for socket.  */
  u32 ai_addrlen;       /* Length of socket address.  */ // CHANGED from socklen_t
  struct sockaddr *ai_addr; /* Socket address for socket.  */
  char *ai_canonname;       /* Canonical name for service location.  */
  struct addrinfo *ai_next; /* Pointer to next in list.  */
};


struct  //Perf Map 申明
{__uint(type, BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY);
       __uint(key_size, sizeof(int));
      __uint(value_size, sizeof(int)); // 这里不是 struct addrinfo 大小,这里指的是 key 对应的 fd 的大小 *****
    __uint(max_entries, 1024);       // 最大 fd 数量,这里能够不设置,在应用层设置,会笼罩这里的值,尽量保障一个 cpu 对应一个 buffer
        // https://github.com/cilium/ebpf/pull/300
    // https://github.com/cilium/ebpf/issues/209
    // https://github.com/cilium/ebpf/blob/02ebf28c2b0cd7c2c6aaf56031bc54f4684c5850/map.go 的函数 clampPerfEventArraySize() 外面} events SEC(".maps");



SEC("uretprobe/getaddrinfo")
int getaddrinfo_return(struct pt_regs *ctx) {
        ...
    struct data_t data = {}; // 创立栈上构造体,第一次内存拷贝
        data.xxx = xxx;  // 获取须要的数据
    bpf_perf_event_output(ctx, &events, BPF_F_CURRENT_CPU, &data, sizeof(data)); // 将栈上构造体复制到 Perf Map 中,第二次内存拷贝
        ...
    return 0;
}

总结:在栈中申请的构造体,此时 ebpf verify 验证器会限度构造体不能超过 512 字节,影响性能开发。

产生了 2 次内存拷贝,耗费性能。

      在对构造体成员赋值实现后,调用 bpf_perf_event_output 时,如果 Perf Map 曾经满了。则会产生上传数据失败。

Perf Buffer 高阶用法:

struct addrinfo  // 须要上传给应用层的数据结构
{
  int ai_flags;         /* Input flags.  */
  int ai_family;        /* Protocol family for socket.  */
  int ai_socktype;      /* Socket type.  */
  int ai_protocol;      /* Protocol for socket.  */
  u32 ai_addrlen;       /* Length of socket address.  */ // CHANGED from socklen_t
  struct sockaddr *ai_addr; /* Socket address for socket.  */
  char *ai_canonname;       /* Canonical name for service location.  */
  struct addrinfo *ai_next; /* Pointer to next in list.  */
};

struct {       //Perf Map 申明
    __uint(type, BPF_MAP_TYPE_PERF_EVENT_ARRAY);
    __uint(key_size, sizeof(int));
    __uint(value_size, sizeof(int));
  __uint(max_entries, 1024);
} events SEC(".maps");

struct {      // 高阶用法,改为 Map 堆中创立数据结构
    __uint(type, BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY);
    __uint(max_entries, 1);
    __type(key, int);
    __type(value, struct event);
} heap SEC(".maps");


SEC("uretprobe/getaddrinfo")
int getaddrinfo_return(struct pt_regs *ctx) {
        ...
        struct data_t *data;  // 差别点,不创立栈上数据结构
        int zero = 0;
      data = bpf_map_lookup_elem(&heap, &zero); // 改为创立在 Map 堆中
        data.xxx = xxx;  // 获取须要的数据
    bpf_perf_event_output(ctx, &events, BPF_F_CURRENT_CPU, data, sizeof(*data)); // 上传数据
        ...
    return 0;
}

总结:内存申请产生在 Map 提供的堆中,躲避栈上申请 512 字节的限度

     还是存在调用 bpf_perf_event_output 时,如果 Perf Map 曾经满了。则会产生上传数据失败。

Ring Buffer 用法

struct addrinfo  // 须要上传给应用层的数据结构
{
  int ai_flags;         /* Input flags.  */
  int ai_family;        /* Protocol family for socket.  */
  int ai_socktype;      /* Socket type.  */
  int ai_protocol;      /* Protocol for socket.  */
  u32 ai_addrlen;       /* Length of socket address.  */ // CHANGED from socklen_t
  struct sockaddr *ai_addr; /* Socket address for socket.  */
  char *ai_canonname;       /* Canonical name for service location.  */
  struct addrinfo *ai_next; /* Pointer to next in list.  */
};


struct {    //Ring buffer 申明,留神此时 max_entries 代表的是 buffer 的大小,和 Perf buffer 中该字段的含意有所不同
    __uint(type, BPF_MAP_TYPE_RINGBUF);
    __uint(max_entries, 256 * 1024 /* 256 KB */);
} events SEC(".maps");

SEC("uretprobe/getaddrinfo")
int getaddrinfo_return(struct pt_regs *ctx) {
    ...
  
    struct data_t *data;  // 差别点,不创立栈上数据结构
    data = bpf_ringbuf_reserve(&events, sizeof(*data), 0); // 间接在 ring buffer 中申请空间
    if (!data)
        return 0;

    data.xxx = xxx;  // 获取须要的数据
    bpf_ringbuf_submit(data, 0); // 上传数据
    return 0;
}

总结:函数一开始间接在 ring buffer 中申请空间,申请失败的话间接就返回了,不会执行后续操作,节省时间,一旦申请胜利,即可保障 bpf_ringbuf_submit 肯定不会因为没有空间失败,且省去 Perf buffer 中拷贝构造体的操作。

差异性

总结:

共同点:

  1. Perf/Ring Buffer 绝对于其余品种 map(被动轮询) 来说,提供专用 api,告诉应用层事件就绪,缩小 cpu 耗费,进步性能。
  2. 采纳共享内存,节俭复制数据开销。
  3. Perf/Ring Buffer 反对传入可变长构造。

差别:

  1. Perf Buffer 每个 CPU 外围一个缓存区,不保证数据程序 (fork exec exit),会对咱们应用层生产数据造成影响。Ring Buffer 多 CPU 共用一个缓存区且外部实现了自旋锁,保证数据程序。
  2. Perf Buffer 有着两次数据拷贝动作,当空间有余时,效率低下。Ring Buffer 采纳先申请内存,再操作模式,提高效率。
  3. Ring Buffer 性能强于 Perf Buffer。参考 patch【ringbuf perfbuf 性能比照】

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正文完
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