BCC - Dynamiske sporingsværktøjer til Linux Performance Monitoring, Networking og mere
BCC (BPF Compiler Collection) er et kraftfuldt sæt passende værktøjer og eksempelfiler til oprettelse af ressourcefulde kernesporing og manipulationsprogrammer. Det bruger udvidet BPF (Berkeley Packet Filters), oprindeligt kendt som eBPF, som var en af de nye funktioner i Linux 3.15.
Praktisk set kræver de fleste af de komponenter, der bruges af BCC, Linux 4.1 eller nyere, og dets bemærkelsesværdige funktioner inkluderer:
- Kræver intet tredjeparts kernemodul, da alle værktøjerne arbejder baseret på BPF, som er indbygget i kernen og BCC bruger funktioner tilføjet i Linux 4.x-serien.
- Aktiverer observation af softwareudførelse.
- Består af flere ydeevne-analyseværktøjer med eksempelfiler og mandsider.
BCC er bedst egnet til avancerede Linux-brugere, og det gør det nemt at skrive BPF-programmer ved hjælp af kerneinstrumentering i C og frontend i Python og lua. Derudover understøtter det flere opgaver såsom ydeevne analyse, overvågning, netværkstrafikkontrol plus meget mere.
Sådan installeres BCC i Linux-systemer
Husk, at BCC bruger funktioner tilføjet i Linux-kerneversion 4.1 eller derover, og som et krav skulle kernen have været kompileret med de nedenstående flag:
CONFIG_BPF=y CONFIG_BPF_SYSCALL=y # [optional, for tc filters] CONFIG_NET_CLS_BPF=m # [optional, for tc actions] CONFIG_NET_ACT_BPF=m CONFIG_BPF_JIT=y CONFIG_HAVE_BPF_JIT=y # [optional, for kprobes] CONFIG_BPF_EVENTS=y
For at kontrollere dine kerneflag skal du se filen /proc/config.gz eller køre kommandoerne som i eksemplerne nedenfor:
[email ~ $ grep CONFIG_BPF= /boot/config-`uname -r` CONFIG_BPF=y [email ~ $ grep CONFIG_BPF_SYSCALL= /boot/config-`uname -r` CONFIG_BPF_SYSCALL=y [email ~ $ grep CONFIG_NET_CLS_BPF= /boot/config-`uname -r` CONFIG_NET_CLS_BPF=m [email ~ $ grep CONFIG_NET_ACT_BPF= /boot/config-`uname -r` CONFIG_NET_ACT_BPF=m [email ~ $ grep CONFIG_BPF_JIT= /boot/config-`uname -r` CONFIG_BPF_JIT=y [email ~ $ grep CONFIG_HAVE_BPF_JIT= /boot/config-`uname -r` CONFIG_HAVE_BPF_JIT=y [email ~ $ grep CONFIG_BPF_EVENTS= /boot/config-`uname -r` CONFIG_BPF_EVENTS=y
Efter kontrol af kerneflag er det tid til at installere BCC-værktøjer i Linux-systemer.
Kun de natlige pakker oprettes til Ubuntu 16.04, men installationsinstruktionerne er meget ligetil. Intet behov for kerneopgradering eller kompilering fra kilden.
$ echo "deb [trusted=yes] https://repo.iovisor.org/apt/xenial xenial-nightly main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/iovisor.list $ sudo apt-get update $ sudo apt-get install bcc-tools
Begynd med at installere en 4.3+ Linux-kerne fra http://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline.
Skriv et eksempel på et lille shell-script “bcc-install.sh” med nedenstående indhold.
Bemærk: opdater PREFIX-værdien til den seneste dato, og gennemse også filerne i den angivne PREFIX-url for at få den faktiske REL-værdi, erstat dem i shell-scriptet.
#!/bin/bash
VER=4.5.1-040501
PREFIX=http://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.5.1-wily/
REL=201604121331
wget ${PREFIX}/linux-headers-${VER}-generic_${VER}.${REL}_amd64.deb
wget ${PREFIX}/linux-headers-${VER}_${VER}.${REL}_all.deb
wget ${PREFIX}/linux-image-${VER}-generic_${VER}.${REL}_amd64.deb
sudo dpkg -i linux-*${VER}.${REL}*.deb
Gem filen, og afslut. Gør det eksekverbart, og kør det som vist:
$ chmod +x bcc-install.sh $ sh bcc-install.sh
Genstart derefter dit system.
$ reboot
Kør derefter nedenstående kommandoer for at installere underskrevne BCC-pakker:
$ sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys D4284CDD $ echo "deb https://repo.iovisor.org/apt trusty main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/iovisor.list $ sudo apt-get update $ sudo apt-get install binutils bcc bcc-tools libbcc-examples python-bcc
Installer en 4.2+ kerne fra http://alt.fedoraproject.org/pub/alt/rawhide-kernel-nodebug, hvis dit system har en version, der er lavere end det, der kræves. Nedenfor er et eksempel på, hvordan man gør det:
$ sudo dnf config-manager --add-repo=http://alt.fedoraproject.org/pub/alt/rawhide-kernel-nodebug/fedora-rawhide-kernel-nodebug.repo $ sudo dnf update $ reboot
Derefter skal du tilføje BBC-værktøjsregistret, opdatere dit system og installere værktøjerne ved at udføre den næste række kommandoer:
$ echo -e '[iovisor]\nbaseurl=https://repo.iovisor.org/yum/nightly/f23/$basearch\nenabled=1\ngpgcheck=0' | sudo tee /etc/yum.repos.d/iovisor.repo $ sudo dnf update $ sudo dnf install bcc-tools
Du skal starte med at opgradere din kerne til mindst version 4.3.1-1, derefter installere nedenstående pakker ved hjælp af alle Arch-pakkeforvaltere som pacaur, yaourt, cower osv.
bcc bcc-tools python-bcc python2-bcc
Sådan bruges BCC-værktøjer i Linux-systemer
Alle BCC-værktøjer er installeret under /usr/share/bcc/tools -mappen. Du kan dog alternativt køre dem fra BCC Github-arkivet under /tools hvor de ender med en .py udvidelse.
$ ls /usr/share/bcc/tools argdist capable filetop offwaketime stackcount vfscount bashreadline cpudist funccount old stacksnoop vfsstat biolatency dcsnoop funclatency oomkill statsnoop wakeuptime biosnoop dcstat gethostlatency opensnoop syncsnoop xfsdist biotop doc hardirqs pidpersec tcpaccept xfsslower bitesize execsnoop killsnoop profile tcpconnect zfsdist btrfsdist ext4dist mdflush runqlat tcpconnlat zfsslower btrfsslower ext4slower memleak softirqs tcpretrans cachestat filelife mysqld_qslower solisten tplist cachetop fileslower offcputime sslsniff trace
Vi vil dække et par eksempler under overvågning af generel Linux-systemydelse og netværk.
Lad os starte med at spore alle open() syscalls ved hjælp af opensnoop. Dette gør det muligt for os at fortælle os, hvordan forskellige applikationer fungerer ved at identificere deres datafiler, konfigurationsfiler og mange flere:
$ cd /usr/share/bcc/tools $ sudo ./opensnoop PID COMM FD ERR PATH 1 systemd 35 0 /proc/self/mountinfo 2797 udisksd 13 0 /proc/self/mountinfo 1 systemd 35 0 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:0d.0/ata3/host2/target2:0:0/2:0:0:0/block/sda/sda1/uevent 1 systemd 35 0 /run/udev/data/b8:1 1 systemd -1 2 /etc/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount 1 systemd -1 2 /run/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount 1 systemd -1 2 /run/systemd/generator/sys-kernel-debug-tracing.mount 1 systemd -1 2 /usr/local/lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount 2247 systemd 15 0 /proc/self/mountinfo 1 systemd -1 2 /lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount 1 systemd -1 2 /usr/lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount 1 systemd -1 2 /run/systemd/generator.late/sys-kernel-debug-tracing.mount 1 systemd -1 2 /etc/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.wants 1 systemd -1 2 /etc/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.requires 1 systemd -1 2 /run/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.wants 1 systemd -1 2 /run/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.requires 1 systemd -1 2 /run/systemd/generator/sys-kernel-debug-tracing.mount.wants 1 systemd -1 2 /run/systemd/generator/sys-kernel-debug-tracing.mount.requires 1 systemd -1 2 /usr/local/lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.wants 1 systemd -1 2 /usr/local/lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.requires 1 systemd -1 2 /lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.wants 1 systemd -1 2 /lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.requires 1 systemd -1 2 /usr/lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.wants 1 systemd -1 2 /usr/lib/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.requires 1 systemd -1 2 /run/systemd/generator.late/sys-kernel-debug-tracing.mount.wants 1 systemd -1 2 /run/systemd/generator.late/sys-kernel-debug-tracing.mount.requires 1 systemd -1 2 /etc/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.d 1 systemd -1 2 /run/systemd/system/sys-kernel-debug-tracing.mount.d 1 systemd -1 2 /run/systemd/generator/sys-kernel-debug-tracing.mount.d ....
I dette eksempel viser det en opsummeret fordeling af disk I/O-latens ved hjælp af biolatecncy. Efter udførelse af kommandoen skal du vente et par minutter og trykke på Ctrl-C for at afslutte den og se output.
$ sudo ./biolatecncy
Tracing block device I/O... Hit Ctrl-C to end.
^C
usecs : count distribution
0 -> 1 : 0 | |
2 -> 3 : 0 | |
4 -> 7 : 0 | |
8 -> 15 : 0 | |
16 -> 31 : 0 | |
32 -> 63 : 0 | |
64 -> 127 : 0 | |
128 -> 255 : 3 |****************************************|
256 -> 511 : 3 |****************************************|
512 -> 1023 : 1 |************* |
I dette afsnit går vi over til at spore nye processer i udførelse ved hjælp af execsnoop-værktøjet. Hver gang en proces gaffles med fork() og exec() syscalls, vises den i output. Imidlertid fanges ikke alle processer.
$ sudo ./execsnoop PCOMM PID PPID RET ARGS gnome-screensho 14882 14881 0 /usr/bin/gnome-screenshot --gapplication-service systemd-hostnam 14892 1 0 /lib/systemd/systemd-hostnamed nautilus 14897 2767 -2 /home/tecmint/bin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /home/tecmint/.local/bin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /usr/local/sbin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /usr/local/bin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /usr/sbin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /usr/bin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /sbin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /bin/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /usr/games/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /usr/local/games/net usershare info nautilus 14897 2767 -2 /snap/bin/net usershare info compiz 14899 14898 -2 /home/tecmint/bin/libreoffice --calc compiz 14899 14898 -2 /home/tecmint/.local/bin/libreoffice --calc compiz 14899 14898 -2 /usr/local/sbin/libreoffice --calc compiz 14899 14898 -2 /usr/local/bin/libreoffice --calc compiz 14899 14898 -2 /usr/sbin/libreoffice --calc libreoffice 14899 2252 0 /usr/bin/libreoffice --calc dirname 14902 14899 0 /usr/bin/dirname /usr/bin/libreoffice basename 14903 14899 0 /usr/bin/basename /usr/bin/libreoffice ...
Brug af ext4slower til at spore ext4-filsystemets almindelige operationer, der er langsommere end 10 ms, for at hjælpe os med at identificere uafhængigt langsom disk I/O via filsystemet.
Det udsender kun de operationer, der overstiger en tærskel:
$ sudo ./execslower Tracing ext4 operations slower than 10 ms TIME COMM PID T BYTES OFF_KB LAT(ms) FILENAME 11:59:13 upstart 2252 W 48 1 10.76 dbus.log 11:59:13 gnome-screensh 14993 R 144 0 10.96 settings.ini 11:59:13 gnome-screensh 14993 R 28 0 16.02 gtk.css 11:59:13 gnome-screensh 14993 R 3389 0 18.32 gtk-main.css 11:59:25 rs:main Q:Reg 1826 W 156 60 31.85 syslog 11:59:25 pool 15002 R 208 0 14.98 .xsession-errors 11:59:25 pool 15002 R 644 0 12.28 .ICEauthority 11:59:25 pool 15002 R 220 0 13.38 .bash_logout 11:59:27 dconf-service 2599 S 0 0 22.75 user.BHDKOY 11:59:33 compiz 2548 R 4096 0 19.03 firefox.desktop 11:59:34 compiz 15008 R 128 0 27.52 firefox.sh 11:59:34 firefox 15008 R 128 0 36.48 firefox 11:59:34 zeitgeist-daem 2988 S 0 0 62.23 activity.sqlite-wal 11:59:34 zeitgeist-fts 2996 R 8192 40 15.67 postlist.DB 11:59:34 firefox 15008 R 140 0 18.05 dependentlibs.list 11:59:34 zeitgeist-fts 2996 S 0 0 25.96 position.tmp 11:59:34 firefox 15008 R 4096 0 10.67 libplc4.so 11:59:34 zeitgeist-fts 2996 S 0 0 11.29 termlist.tmp ...
Dernæst lad os dykke ned i at udskrive en linje pr. Disk I/O hvert sekund med detaljer som proces-ID, sektor, byte, latenstid blandt andre ved hjælp af biosnoop:
$ sudo ./biosnoop TIME(s) COMM PID DISK T SECTOR BYTES LAT(ms) 0.000000000 ? 0 R -1 8 0.26 2.047897000 ? 0 R -1 8 0.21 3.280028000 kworker/u4:0 14871 sda W 30552896 4096 0.24 3.280271000 jbd2/sda1-8 545 sda W 29757720 12288 0.40 3.298318000 jbd2/sda1-8 545 sda W 29757744 4096 0.14 4.096084000 ? 0 R -1 8 0.27 6.143977000 ? 0 R -1 8 0.27 8.192006000 ? 0 R -1 8 0.26 8.303938000 kworker/u4:2 15084 sda W 12586584 4096 0.14 8.303965000 kworker/u4:2 15084 sda W 25174736 4096 0.14 10.239961000 ? 0 R -1 8 0.26 12.292057000 ? 0 R -1 8 0.20 14.335990000 ? 0 R -1 8 0.26 16.383798000 ? 0 R -1 8 0.17 ...
Derefter fortsætter vi med at bruge cachestat til at vise en række opsummerede statistikker fra systemcachen hvert sekund. Dette muliggør systemindstillingsoperationer ved at påpege lavt cache-hitforhold og høj frekvens af ulykker:
$ sudo ./cachestat
HITS MISSES DIRTIES READ_HIT% WRITE_HIT% BUFFERS_MB CACHED_MB
0 0 0 0.0% 0.0% 19 544
4 4 2 25.0% 25.0% 19 544
1321 33 4 97.3% 2.3% 19 545
7476 0 2 100.0% 0.0% 19 545
6228 15 2 99.7% 0.2% 19 545
0 0 0 0.0% 0.0% 19 545
7391 253 108 95.3% 2.7% 19 545
33608 5382 28 86.1% 13.8% 19 567
25098 37 36 99.7% 0.0% 19 566
17624 239 416 96.3% 0.5% 19 520
...
Overvågning af TCP-forbindelser hvert sekund ved hjælp af tcpconnect. Dets output inkluderer kilde- og destinationsadresse og portnummer. Dette værktøj er nyttigt til at spore uventede TCP-forbindelser og hjælper os dermed med at identificere ineffektivitet i applikationskonfigurationer eller en angriber.
$ sudo ./tcpconnect PID COMM IP SADDR DADDR DPORT 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 91.189.89.240 80 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.142 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.142 80 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.174 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 54.200.62.216 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 54.200.62.216 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 117.18.237.29 80 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.142 80 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.131 80 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.131 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 52.222.135.52 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.131 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 54.200.62.216 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 54.200.62.216 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.132 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.131 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 216.58.199.142 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 54.69.17.198 443 15272 Socket Threa 4 10.0.2.15 54.69.17.198 443 ...
Alle ovenstående værktøjer kan også bruges med forskellige indstillinger, for at aktivere hjælpesiden for et givet værktøj, brug f.eks. Indstillingen -h , for eksempel:
$ sudo ./tcpconnect -h
usage: tcpconnect [-h] [-t] [-p PID] [-P PORT]
Trace TCP connects
optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
-t, --timestamp include timestamp on output
-p PID, --pid PID trace this PID only
-P PORT, --port PORT comma-separated list of destination ports to trace.
examples:
./tcpconnect # trace all TCP connect()s
./tcpconnect -t # include timestamps
./tcpconnect -p 181 # only trace PID 181
./tcpconnect -P 80 # only trace port 80
./tcpconnect -P 80,81 # only trace port 80 and 81
For at spore mislykkede exec (s) scscalls skal du bruge indstillingen -x med opensnoop som nedenfor:
$ sudo ./opensnoop -x PID COMM FD ERR PATH 15414 pool -1 2 /home/.hidden 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/cpu/system.slice/systemd-hostnamed.service/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/cpu/system.slice/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/cpuacct/system.slice/systemd-hostnamed.service/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/cpuacct/system.slice/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/blkio/system.slice/systemd-hostnamed.service/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/blkio/system.slice/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/memory/system.slice/systemd-hostnamed.service/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/memory/system.slice/cgroup.procs 15415 (ostnamed) -1 2 /sys/fs/cgroup/pids/system.slice/systemd-hostnamed.service/cgroup.procs 2548 compiz -1 2 15416 systemd-cgroups -1 2 /run/systemd/container 15416 systemd-cgroups -1 2 /sys/fs/kdbus/0-system/bus 15415 systemd-hostnam -1 2 /run/systemd/container 15415 systemd-hostnam -1 13 /proc/1/environ 15415 systemd-hostnam -1 2 /sys/fs/kdbus/0-system/bus 1695 dbus-daemon -1 2 /run/systemd/users/0 15415 systemd-hostnam -1 2 /etc/machine-info 15414 pool -1 2 /home/tecmint/.hidden 15414 pool -1 2 /home/tecmint/Binary/.hidden 2599 dconf-service -1 2 /run/user/1000/dconf/user ...
Det sidste eksempel nedenfor viser, hvordan man udfører en brugerdefineret sporingshandling. Vi sporer en bestemt proces ved hjælp af dens PID.
Bestem først proces-id'et:
$ pidof firefox 15437
Senere skal du køre den brugerdefinerede sporingskommando. I kommandoen nedenfor: -p specificerer proces-id'et, do_sys_open() er en kernefunktion, der spores dynamisk inklusive dets andet argument som en streng.
$ sudo ./trace -p 4095 'do_sys_open "%s", arg2' TIME PID COMM FUNC - 12:17:14 15437 firefox do_sys_open /run/user/1000/dconf/user 12:17:14 15437 firefox do_sys_open /home/tecmint/.config/dconf/user 12:18:07 15437 firefox do_sys_open /run/user/1000/dconf/user 12:18:07 15437 firefox do_sys_open /home/tecmint/.config/dconf/user 12:18:13 15437 firefox do_sys_open /sys/devices/system/cpu/present 12:18:13 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:13 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /usr/share/fonts/truetype/liberation/LiberationSans-Italic.ttf 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /usr/share/fonts/truetype/liberation/LiberationSans-Italic.ttf 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /usr/share/fonts/truetype/liberation/LiberationSans-Italic.ttf 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /sys/devices/system/cpu/present 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:14 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:15 15437 firefox do_sys_open /sys/devices/system/cpu/present 12:18:15 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:15 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:15 15437 firefox do_sys_open /sys/devices/system/cpu/present 12:18:15 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom 12:18:15 15437 firefox do_sys_open /dev/urandom ....
Resumé
BCC er et kraftfuldt og brugervenligt værktøjssæt til forskellige systemadministrationsopgaver, såsom sporing af systemets ydelsesovervågning, sporing af blok I/O-enhed, TCP-funktioner, filsystemoperationer, syscalls, Node.js-sonder plus meget mere. Det er vigtigt, at det sendes med flere eksempler på filer og man-sider til værktøjerne til at guide dig, hvilket gør det brugervenligt og pålideligt.
Sidst men ikke mindst kan du vende tilbage til os ved at dele dine tanker om emnet, stille spørgsmål, komme med nyttige forslag eller enhver konstruktiv feedback via kommentarfeltet nedenfor.
For mere information og brug besøg: https://iovisor.github.io/bcc/