用 eBPF 编写程序轻松监控内存泄漏

使用 eBPF 追踪程序内存泄漏

前言

eBPF 是一种基于 Linux 内核的强大工具，不仅可以用于网络和性能分析，还可以应用于安全性和可观测性等众多领域。在本篇教程中，我们将介绍如何使用 eBPF 编写 Memleak 程序来监测程序的内存泄漏情况，以辅助我们对程序进行调试和优化。

eBPF 入门

在开始使用 eBPF 之前，我们首先需要对 eBPF 有一个基本的了解。eBPF 本身是一个内核模块，它允许用户在内核中运行沙箱化的程序，而这些程序可以通过内核提供的钩子函数来访问内核数据结构和函数。eBPF 程序通常使用 C 语言编写，然后通过加载到内核中来执行。

安装 eBPF 工具

在开始使用 eBPF 之前，我们需要先安装必要的工具。我们可以使用以下命令来安装这些工具：

sudo apt install libbpf-dev
sudo apt install linux-tools-common
sudo apt install linux-headers-generic

编写 Memleak 程序

现在，我们就可以开始编写 Memleak 程序了。首先，我们创建一个新的 C 文件，并将其命名为 memleak.c。然后，我们使用以下代码来编写 Memleak 程序：

#include <linux/bpf.h>
#include <linux/ptrace.h>
#include <linux/slab.h>

struct bpf_map_def SEC("maps") memleak_map = {
    .type = BPF_MAP_TYPE_HASH,
    .key_size = sizeof(u32),
    .value_size = sizeof(u64),
    .max_entries = 1024,
};

int kprobe__kmalloc(struct pt_regs *ctx)
{
    u32 pid = bpf_get_current_pid_tgid();
    u64 *value, new_value;

    value = bpf_map_lookup_elem(&memleak_map, &pid);
    if (!value) {
        value = &new_value;
        bpf_map_update_elem(&memleak_map, &pid, value, BPF_ANY);
    }
    *value += ctx->ax;
    return 0;
}

int kretprobe__kfree(struct pt_regs *ctx)
{
    u32 pid = bpf_get_current_pid_tgid();
    u64 *value;

    value = bpf_map_lookup_elem(&memleak_map, &pid);
    if (value) {
        *value -= ctx->ax;
        if (*value == 0)
            bpf_map_delete_elem(&memleak_map, &pid);
    }
    return 0;
}

这段代码使用 eBPF 的 kprobe 和 kretprobe 来跟踪内核中的内存分配和释放操作。当内核分配内存时，kprobe__kmalloc 函数就会被调用，此时我们会将分配的内存大小存储在一个哈希表中。当内核释放内存时，kretprobe__kfree 函数就会被调用，此时我们会从哈希表中删除相应的记录。

编译和加载 Memleak 程序

现在，我们可以使用以下命令来编译和加载 Memleak 程序：

gcc -c memleak.c -I/usr/include/bpf

sudo bpftool prog load memleak.o /sys/fs/bpf/memleak

使用 Memleak 程序

现在，我们就可以使用 Memleak 程序来监测程序的内存泄漏情况了。首先，我们需要运行一个程序来分配和释放内存。然后，我们可以使用以下命令来查看 Memleak 程序的输出：

sudo bpftool map dump pinned /sys/fs/bpf/memleak/memleak_map

总结

在本篇教程中，我们介绍了如何使用 eBPF 编写 Memleak 程序来监测程序的内存泄漏情况。我们还介绍了如何编译和加载 Memleak 程序，以及如何使用 Memleak 程序来监测程序的内存泄漏情况。希望本篇教程能够对您有所帮助。