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法學BCC – Linux效能監控、網路及更多功能的動態跟蹤工具
如果您是Linux使用者或管理員，您可能聽說過“BCC工具”或“BPF編譯器集合”。BCC是一套功能強大的動態跟蹤工具，它提供了一種簡單而有效的方法來監控系統性能、網路以及更多內容。在本文中，我們將討論BCC工具是什麼、它們的優點以及如何使用它們（附示例）。
什麼是BCC工具？
BCC（BPF編譯器集合）是一套基於Linux核心中eBPF（擴充套件伯克利資料包過濾器）技術的動態跟蹤工具。eBPF是一個在核心內部執行的虛擬機器，它允許對系統事件進行高效且靈活的跟蹤，而無需修改核心或重新編譯。
BCC工具旨在為使用eBPF跟蹤和分析各種系統事件提供一個簡單易用的介面。它們是用Python和C語言編寫的，可用於廣泛的任務，包括系統性能監控、網路分析、安全等。
BCC工具的優點
BCC工具為Linux使用者和管理員提供了許多好處。這些包括：
低開銷
BCC工具旨在對系統性能的影響最小。它們使用eBPF技術直接在核心內部跟蹤事件，從而減少了與傳統系統監控工具相關的上下文切換和其他開銷。
靈活性
BCC工具可用於各種任務，從監控系統性能到網路分析等等。它們非常靈活且可定製，是Linux使用者和管理員的強大工具。
使用者友好的介面
BCC工具提供了一個簡單易用的介面，用於使用eBPF跟蹤系統事件。它們易於使用，不需要專門瞭解核心內部結構或程式設計。
活躍的開發社群
BCC工具由龐大的開發者社群積極開發和維護。這意味著不斷新增新功能和改進，並且可以快速解決bug。
如何使用BCC工具
BCC工具可用於廣泛的任務，包括系統性能監控、網路分析、安全等。在本節中，我們將討論如何使用一些最常用的BCC工具，並提供示例。
BPFtrace
BPFtrace是一種用於eBPF的高階跟蹤語言，旨在簡化eBPF程式的編寫和閱讀。它為跟蹤系統事件和分析效能提供了簡單易用的介面。
要使用BPFtrace，您首先需要在系統上安裝它。您可以使用您發行版的包管理器來完成此操作。例如，在Ubuntu上，您可以透過執行以下命令來安裝BPFtrace：
sudo apt-get install bpftrace
安裝BPFtrace後，您可以使用它來編寫eBPF程式並跟蹤系統事件。例如，以下BPFtrace程式將在每次啟動程序時列印一條訊息：
tracepoint:process:process_start
{
printf("process %s started
", args->comm);
}
您可以將此程式儲存到一個檔案（例如，“process_start.bt”）中，並使用以下命令執行它：
sudo bpftrace process_start.bt
執行此命令時，BPFtrace將開始跟蹤程序事件，並在每次啟動程序時列印一條訊息。
BCC工具
BCC工具為Linux系統提供了廣泛的跟蹤和監控功能。一些最常用的BCC工具包括：
Execsnoop
execsnoop工具跟蹤系統上新的程序執行。它可用於監控哪些程序正在執行以及它們何時啟動。要使用execsnoop，只需執行以下命令：
sudo execsnoop
這將開始跟蹤程序執行事件，並在啟動新程序時列印有關這些程序的資訊。
Opensnoop
opensnoop工具跟蹤檔案系統事件，包括檔案開啟、關閉和讀取。它可用於監控檔案系統活動並查詢效能瓶頸。要使用opensnoop，請執行以下命令：
sudo opensnoop
這將開始跟蹤檔案系統事件，並在發生檔案活動時列印有關檔案活動的資訊。
Tcptracer
tcptracer工具跟蹤系統上的TCP連線，包括與遠端主機及其關聯埠的連線。它可用於監控網路活動並診斷網路相關問題。要使用tcptracer，請執行以下命令：
sudo tcptracer
這將開始跟蹤TCP連線，並在發生連線事件時列印有關連線事件的資訊。
BCC指令碼示例
BCC工具也可用於編寫更復雜的指令碼以監控和分析系統性能。在本節中，我們將提供一些BCC指令碼示例，這些指令碼可用於監控CPU使用率、磁碟I/O和網路活動。
CPU使用率
以下BCC指令碼可用於監控系統上的CPU使用率：
#!/usr/bin/python
from bcc import BPF
# load BPF program
bpf_text = """
#include <uapi/linux/ptrace.h>
int count_sched(struct pt_regs *ctx) {
u64 ts = bpf_ktime_get_ns();
bpf_trace_printk("Hello, world! %d\
", ts);
return 0;
}
"""
# initialize BPF program
bpf = BPF(text=bpf_text)
# attach BPF program to sched_switch tracepoint
bpf.attach_tracepoint(tp="sched:sched_switch", fn_name="count_sched")
# print trace messages as they occur
bpf.trace_print()
此指令碼將在系統上的CPU排程程式切換任務時列印一條訊息。
磁碟I/O
以下BCC指令碼可用於監控系統上的磁碟I/O活動：
#!/usr/bin/python
from bcc import BPF
# load BPF program
bpf_text = """
#include <uapi/linux/ptrace.h>
int count_disk_io(struct pt_regs *ctx, const char *rwflag) {
u64 ts = bpf_ktime_get_ns();
bpf_trace_printk("Disk I/O %s %d\
", rwflag, ts);
return 0;
}
"""
# initialize BPF program
bpf = BPF(text=bpf_text)
# attach BPF program to blk_account_io_done tracepoint
bpf.attach_tracepoint(tp="block:block_rq_complete", fn_name="count_disk_io", ctx="R")
# print trace messages as they occur
bpf.trace_print()
此指令碼將在系統上完成磁碟I/O操作時列印一條訊息。
網路活動
以下BCC指令碼可用於監控系統上的網路活動：
#!/usr/bin/python
from bcc import BPF
# load BPF program
bpf_text = """
#include <uapi/linux/ptrace.h>
int count_network(struct pt_regs *ctx, int protocol) {
u64 ts = bpf_ktime_get_ns();
bpf_trace_printk("Network %d %d\
", protocol, ts);
return 0;
}
"""
# initialize BPF program
bpf = BPF(text=bpf_text)
# attach BPF program to tcp_v{4,6}_connect trace points
bpf.attach_tracepoint(tp="tcp_v4_connect", fn_name="count_network", ctx="R")
bpf.attach_tracepoint(tp="tcp_v6_connect", fn_name="count_network", ctx="R")
print trace messages as they occur
bpf.trace_print()
此指令碼將在系統上建立TCP連線時列印一條訊息。
除了我們提供的示例之外，BCC工具還有許多其他用例。例如，BCC工具可用於監控系統呼叫、跟蹤使用者級事件以及診斷核心級問題。其他一些可能有用的BCC工具包括：
csysdig – 一個提供圖形介面以使用eBPF分析系統活動的工具。
funccount – 一個計算指定函式呼叫次數的工具。
tcpconnect – 一個跟蹤系統上TCP連線的工具。
biosnoop – 一個在BIOS級別跟蹤塊I/O操作的工具。
syncsnoop – 一個跟蹤系統上同步事件的工具。
BCC工具也可以與其他系統監控工具（例如prometheus、grafana和nagios）結合使用，以提供更全面的系統性能檢視。
還值得注意的是，BCC工具正在不斷地由社群開發和改進，因此定期新增新的功能和能力。因此，務必使您的BCC工具保持最新狀態，以利用最新的改進。
結論
總之，BCC工具提供了一套強大的動態跟蹤工具，用於監控和分析Linux系統上的系統性能、網路以及更多內容。它們提供使用者友好的介面、低開銷和高靈活性，使它們成為Linux使用者和管理員的必備工具。無論您是系統管理員、開發人員還是安全分析師，BCC工具都可以幫助您深入瞭解您的系統並快速有效地診斷效能問題。因此，如果您還沒有嘗試過，請試用BCC工具，看看它們如何使您和您的Linux系統受益。
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