eBPF：全局变量和结构

Question

所以我有一个简单的eBPF代码：

my.h:

#ifndef __MY_COMMON_H__
#define __MY_COMMON_H__

#include <linux/types.h>

struct foo {
        int a;
        int b;
        int c;
        int d;
};

#endif  /* __MY_COMMON_H__ */

my_kern.c:

...
struct bpf_map_def SEC("maps") my_map = {
        .type = BPF_MAP_TYPE_HASH,
        .key_size = ...,
        .value_size = ...,
        .max_entries = MAX_ENTRIES,
};

struct foo my_foo = {
        .a = 150000,
        .b = 100,
        .c = 10,
        .d = 40,
};

SEC("sockops")
int my_bpf(struct bpf_sock_ops *sk_ops)
{
   ...

};

char _license[] SEC("license") = "GPL";
u32 _version SEC("version") = LINUX_VERSION_CODE;

我使用 llvm-5.0 构建代码，没有 errors/warnings，但是 bpftool prog load ... 失败：

libbpf: Program 'sockops' contains non-map related relo data pointing to section 6
Error: failed to load program


$ llvm-readelf-5.0 -s my_kern.o
There are 12 section headers, starting at offset 0xa90:

Section Headers:
  [Nr] Name              Type            Address          Off    Size   ES Flg Lk Inf Al
  [ 0]                   NULL            0000000000000000 000000 000000 00      0   0  0
  [ 1] .strtab           STRTAB          0000000000000000 0009c0 0000cc 00      0   0  1
  [ 2] .text             PROGBITS        0000000000000000 000040 000000 00  AX  0   0  4
  [ 3] sockops           PROGBITS        0000000000000000 000040 0006e0 00  AX  0   0  8
  [ 4] .relsockops       REL             0000000000000000 000980 000040 10     11   3  8
  [ 5] maps              PROGBITS        0000000000000000 000720 00001c 00  WA  0   0  4
  [ 6] .data             PROGBITS        0000000000000000 00073c 00001c 00  WA  0   0  4
  [ 7] .rodata.str1.16   PROGBITS        0000000000000000 000760 000093 01 AMS  0   0 16
  [ 8] .rodata.str1.1    PROGBITS        0000000000000000 0007f3 00001d 01 AMS  0   0  1
  [ 9] license           PROGBITS        0000000000000000 000810 000004 00  WA  0   0  1
  [10] version           PROGBITS        0000000000000000 000814 000004 00  WA  0   0  4
  [11] .symtab           SYMTAB          0000000000000000 000818 000168 18      1  10  8
Key to Flags:
  W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), l (large)
  I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)
  O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)
$

第 6 节包含我的 my_foo 结构，我可以将其内容转储为 llvm-objdump。

例如，如果我在 main() 函数中定义 my_foo，则不会发生此错误。这是否意味着 eBPF 公约不允许这样的全局声明？

Answer 1

eBPF 对全局变量一无所知。当 bpftool 将你的程序发送到内核时，它只发送一段字节码指令，该指令应该是“自包含的”（至少如果你不使用 eBPF 函数调用，但 eBPF 函数还没有由 libbpf 和 bpftool 支持，所以我认为情况并非如此。

总之：当bpftool 调用libbpf 从ELF 文件加载您的程序时，它期望在一个ELF 部分中找到整个自包含程序。地图有一个例外，一些元数据被放入特定的 ELF 部分。除此之外，libbpf 不知道如何从 .data 部分获取全局变量 my_foo 的定义并将其移动到主要部分。这就是为什么它会在 .data 部分警告您有关 non-map related relo[cation] data 的原因。

my_kern.o
+----------------------------+
| ELF header                 |
+----------------------------+
|sockops                     |
|                            |
|  eBPF instructions         |
|  |                         |
|  ->“get my_foo from .data” | <- libbpf: “What am I supposed to do with this??”
|                            |
+----------------------------+
| Other ELF sections…        |
+----------------------------+
|.data                       | <- libbpf: “I don't care about this section”
|  my_foo                    |
+----------------------------+

我是一个真正的艺术家，不是吗？

所以问题实际上来自这里clang如何处理你的全局变量。如果将定义移动到 main 函数内，clang 显然不会将其移动到它创建的目标文件中自己的 .data 部分。我想您正在尝试将变量移动到头文件中，可能是为了与其他源文件共享它；我不知道是否可以正确编译它，可能存在一些 clang 标志或一些预处理指令可以帮助你，但这超出了我的知识范围。

Answer 2

似乎静态全局变量重定位现在可以工作了（内核 5.4，Clang 10，Ubuntu 20.04）。在我的代码中，变量 test 的值在 BPF prog 的运行之间持续存在。

static __u64 test = 0;

SEC("cgroup_skb/egress")
int cb_pkt(struct __sk_buff *skb)
{
        bpf_printk("Packet with size: %d\n", test);
        test = skb->len;
        return 1;
}

eBPF：全局变量和结构

eBPF: global variables and structs

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