Introduction to BPF Performance Tools

I have used BPF performance tools for about half of a year. The tools are really useful and let me investigate the whole system from a new angle. When COSCUP 2020 comes, I had no hesitate to give a talk about them. I would like to share the slides here again to promote this useful tool. Enjoy it! (ps: video is here)

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誰在呼叫我？不同的backtrace實作說明好文章

今天下班前一個同事問到：如何在Linux kernel的function中主動印出backtrace以方便除錯？寫過kernel module的人都知道，基本上就是用dump_stack()之類的function就可以作到了。但是dump_stack()的功能是如何作到的呢？概念上其實並不難，慣用手法就是先觀察stack在function call時的變化(一般OS或計組教科書都有很好的說明，如果不想翻書，可以參考這篇 )，然後將對應的return address一層一層找出來後，再將對應的function名稱印出即可(透過執行檔中的section去讀取函式名稱即可，所以要將KALLSYM選項打開)。在userspace的實作可參考Jserv介紹過的 whocallme 或對岸好手實作過的 backtrace() ，都是針對x86架構的很好說明文章。不過從前面兩篇文章可以知道，只要知道編譯器的calling convention，就可以實作出backtrace，所以是否GCC有提供現成的機制呢？Yes, that is what __builtin_return_address() for!! 可以參考這篇文章。該篇文章還提到了其他可以拿來實作功能更齊全的backtrace的程式庫，在了解了運作原理後，用那些東西還蠻方便的。 OK，那Linux kernel是怎麼做的呢？就是用頭兩篇文章的方式啦~ 每個不同的CPU架構各自手工實作一份dump_stack()。為啥不用GCC的機制？畢竟...嗯，我猜想，除了backtrace以外，開發者還會想看其他register的值，還有一些有的沒的，所以光是GCC提供的介面是很難印出全部所要的資訊，與其用半套GCC的機制，不如全都自己來~ arm的實作大致上長這樣，可以看到基本上就只是透過迭代fp, lr, pc來完成： 352 void unwind_backtrace (struct pt_regs * regs , struct task_struct *tsk) 353 { 354 struct stackframe frame ; 355 register unsigned long current_sp asm ( "

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淺讀Linux root file system初始化流程

在Unix的世界中，file system佔據一個極重要的抽象化地位。其中，/ 所代表的rootfs更是所有後續新增file system所必須依賴前提條件。以Linux為例，黑客 Jserv 就曾經詳細說明過 initramfs的背後設計考量。本篇文章不再重複背景知識，主要將追蹤rootfs初始化的流程作點整理，免得自己日後忘記。 :-) file system與特定CPU架構無關，所以我觀察的起點從init/main.c的start_kernel()開始，這是Linux作完基本CPU初始化後首先跳進的C function(我閱讀的版本為 3.12 )。跟root file system有關的流程羅列如下： start_kernel() -> vfs_caches_init_early() -> vfs_caches_init() -> mnt_init() -> init_rootfs() -> init_mount_tree() -> rest_init() -> kernel_thread(kernel_init,...) 其中比較重要的是mnt_int()中的init_rootfs()與init_mout_tree()。init_rootfs()實作如下： int __init init_rootfs(void) { int err = register_filesystem(&rootfs_fs_type); if (err) return err; if (IS_ENABLED(CONFIG_TMPFS) && !saved_root_name[0] && (!root_fs_names || strstr(root_fs_names, "tmpfs"))) {

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kernel panic之後怎麼辦？

今天同事在處理一個陌生的模組時遇到kernel panic，Linux印出了backtrace，同事大致上可以知道是在哪個function中，但該function的長度頗長，短時間無法定位在哪個位置，在這種情況下，要如何收斂除錯範圍呢？更糟的是，由於加入printk會改變模組行為，所以printk基本上無法拿來檢查參數的值是否正常。一般這樣的問題會backtrace的資訊來著手。從這個資訊我們可以知道在function中的多少offset發生錯誤，以x86為例(從 LDD3 借來的例子)： Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000 printing eip: d083a064 Oops: 0002 [#1] SMP CPU: 0 EIP: 0060:[<d083a064>] Not tainted EFLAGS: 00010246 (2.6.6) EIP is at faulty_write+0x4/0x10 [faulty] eax: 00000000 ebx: 00000000 ecx: 00000000 edx: 00000000 esi: cf8b2460 edi: cf8b2480 ebp: 00000005 esp: c31c5f74 ds: 007b es: 007b ss: 0068 Process bash (pid: 2086, threadinfo=c31c4000 task=cfa0a6c0) Stack: c0150558 cf8b2460 080e9408 00000005 cf8b2480 00000000 cf8b2460 cf8b2460 fffffff7 080e9408 c31c4000 c0150682 cf8b2460 080e9408 00000005 cf8b2480 00000000 00000001 00000005 c0103f8f 00000001 080e9408 00000005 00000005 Call Trace: [<c0150558>] vfs

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