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EMF(ebpf-module-framework)

eBPF(extended Berkeley Packet Filter)是一种在 Linux 内核中运行的虚拟机技术,它可以在内核中执行安全的、高效的、可编程的网络和系统监控任务。eBPF 最初是为网络流量过滤和分析而设计的,但现在已经扩展到了其他领域,如安全、性能分析、容器和云计算等。eBPF 的出现使得 Linux 内核具备了更强大的可编程性和灵活性,为系统监控和网络安全提供了更多的可能性。同时,eBPF 还具有高效、安全、可扩展等优点,成为了 Linux 内核中不可或缺的一部分。

本章主要引入模块EMF(ebpf-module-framework),该模块主要提供一种eBPF编程框架,用于研发或测试人员快速编写eBPF程序,从而完成功能研发,性能分析或故障检测的功能。

EMF总体介绍

EMF(ebpf-module-framework)是一个基eBPF的应用程序框架,主要用于提供一种规则,方便开发者可以更轻松的增加一个eBPF程序。 在EMF当中, 所有eBPF程序都应被当成一个模块,类似于c语言的动态库,模块可以为静态的,也可以为动态的。EMF需要提供一些基础模块,用于完成一些特定事件。用户在使用EMF工程时,可以使用现有的模块,也可以增加新模块,从而完成指定功能。

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如上图,eBPF程序的加载和卸载都应该交由EMF框架来完成,eBPF程序只需要按照EMF指定的框架模版填入对应代码即可。这样EMF程序加载的时候,就可以完成对应的初始化动作。

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同样在EMF的库中,应当提供对应的通信API,这些API和dbus/ubus雷同,可以实现一些eBPF模块之间的特定通信,比如eBPF需要使用的尾指针调用(设计期望,所有eBPF都可以实现尾指针调用,这样就可以完成不同hook点之间的协同工作)。

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在这里EMF同时也扮演一个bus的作用。

注:静态方式比如简单做成类似于C语言的.a即可。动态方式也可以在EMF当中使用dlopen之类的函数去读取动态eBPF模块当中对应的符号表(比如struct module符号,该符号位全局符号)。

EMF模块介绍

EMF支持两种加载模式:一、EMF模块静态链接;二、EMF模块动态加载。通常,在入口函数main启动后(core/emf.c),EMF框架会去主动查找静态模块,分别去执行静态模块的初始化函数和加载函数;然后EMF才会去读取动态模块,并处理动态模块的初始化和加载函数。所以这里有一个优先级的关系,即静态模块的优先级永远高于动态模块的优先级。

一、静态链接

EMF框架支持在代码中以静态模块的方式进行编写,具体语法如下:
struct module example_ebpf = { 定义一个eBPF的静态模块
	.prio = 1,                   定义该eBPF模块的加载优先级
	.name = "example",           定义该eBPF模块的名字
	.create = example_create,    定义该eBPF模块的初始化函数
	.attach = example_attach,    定义该eBPF模块的加载函数
	.destroy = example_destroy,  定义该eBPF模块的卸载函数
};
 
ebpf_module(example_ebpf);     将该eBPF模块插入到EMF框架

ebpf_module函数支持将eBPF静态模块连接到EMF框架当中。开发者只需要按照这种格式将eBPF模块写出来,然后将文件扔到modules目录下即可。在编译阶段,编译框架会将这个模块自动静态链接到EMF的对应位置。

详细请参考modules/example.c代码。

二、动态链接

EMF框架支持在代码中以动态模块的方式进行编写,原理同C语言加载so库文件,具体语法如下:
struct module example_ebpf = { 定义一个eBPF的静态模块
	.prio = 1,                   定义该eBPF模块的加载优先级
	.name = "example",           定义该eBPF模块的名字
	.create = example_create,    定义该eBPF模块的初始化函数
	.attach = example_attach,    定义该eBPF模块的加载函数
	.destroy = example_destroy,  定义该eBPF模块的卸载函数
};
 
ebpf_module(example_ebpf);     将该eBPF模块插入到EMF框架

ebpf_module函数同样也支持eBPF动态模块。开发者只需要按照这种格式将eBPF模块写出来,然后将对应的源文件扔到dynamic目录下即可。在编译阶段,编译框架会将这个模块自动编译成EMF框架支持的动态eBPF模块的格式。

详细请参考modules/example.c代码。

三、EMF功能说明

1,支持EMF静态和动态模块的加载/卸载;
2,支持EMF的初始化和加载/卸载eBPF模块;
3,支持EMF的通信总线ebus;
4,支持eBPF模块之间尾指针调用API;
5,支持服务注册,远程调用,订阅,监听事件,信号发送等功能;
6,可扩展性强;

四、EMF框架API说明

待续