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BPF BTF 详细介绍

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登山则情满于山，观海则意溢于海。这篇文章主要讲述BPF BTF 详细介绍相关的知识，希望能为你提供帮助。
本文地址：https://www.ebpf.top/post/kernel_btf/
英文文档：https://www.kernel.org/doc/html/latest/bpf/btf.html
1. 介绍BTF（BPF 类型格式）是一种元数据格式，对与 BPF 程序 /map 有关的调试信息进行编码。BTF 这个名字最初是用来描述数据类型。后来，BTF 被扩展到包括已定义的子程序的函数信息和行信息。
调试信息可用于 map 的更好打印、函数签名等。函数签名能够更好地实现 bpf 程序/函数的内核符号。行信息有助于生成源注释的翻译字节码、JIT 代码和验证器的日志。
BTF 规范包含两个部分：

  • BTF 内核 API
  • BTF ELF 文件格式
内核 API 是用户空间和内核之间的约定。内核在使用之前使用 BTF 信息对其进行验证。ELF 文件格式是一个用户空间
ELF 文件和 libbpf 加载器之间的约定。
类型和字符串部分（section）是 BTF 内核 API 的一部分，描述了 bpf 程序所引用的调试信息（主要是与类型有关的）。这两个部分将在 BTF_Type_String 章节中详细讨论。
2. BTF 类型和字符串编码文件 include/uapi/linux/btf.h 提供了关于类型/字符串如何编码的更高层次的定义。
数据块（blob）的开头必须是：
struct btf_header { __u16 magic; __u8 version; __u8 flags; __u32 hdr_len; /* 所有的偏移量都是相对于这个头的末尾的字节 */ __u32 type_off; /* 类型部分的偏移量 */ __u32 type_len; /* 类型部分的长度 */ __u32 str_off; /* 字符串部分的偏移量 */ __u32 str_len; /* 字符串部分的长度 */ };

magic 数值是 0xeB9F，其在对大、小端系统上的编码有所不同，这可以用来测试 BTF 所在系统是否为大、小端系统。btf_header被设计为可扩展的，当数据 blob 生成时， hdr_len等于sizeof(struct btf_header)。
2.1 字符串编码
字符串部分的第一个字符串必须以 null 结尾字符串。字符串表的其他部分有其他非 null 结尾的字符串连接而成。
2.2 类型编码
类型标识 0 是为 void 类型保留的。类型部分（section）是按顺序解析，每个类型以 ID 从 1 开始的进行编码。目前，支持以下类型：
#define BTF_KIND_INT 1/* 整数 */ #define BTF_KIND_PTR 2/* 指针 */ #define BTF_KIND_ARRAY 3/* 数组 */ #define BTF_KIND_STRUCT 4/* 结构体 */ #define BTF_KIND_UNION 5/* 联合体 */ #define BTF_KIND_ENUM 6/* 枚举 */ #define BTF_KIND_FWD 7/* 前向引用 */ #define BTF_KIND_TYPEDEF 8/* 类型定义 */ #define BTF_KIND_VOLATILE 9/* VOLATILE 变量 */ #define BTF_KIND_CONST 10/* 常量 */ #define BTF_KIND_RESTRICT 11/* 限制性 */ #define BTF_KIND_FUNC 12/* 函数 */ #define BTF_KIND_FUNC_PROTO 13/* 函数原型 */ #define BTF_KIND_VAR 14/* 变量 */ #define BTF_KIND_DATASEC 15/* 数据部分 */

注意，类型部分是对调试信息进行编码的，而不是类型自身。BTF_KIND_FUNC 不是一个类型, 它代表一个已定义的子程序。
每个类型都包含以下常见的数据：
struct btf_type { __u32 name_off; /* "info" 位值设置如下： * 第 0-15 位：vlen（例如结构的成员） * bits 16-23: unused * bits 24-27: kind (e.g. int, ptr, array...etc) * bits 28-30 位：未使用 * bits 31: kind_flag, 目前被 struct, union 和 fwd 使用 */ __u32 info; /* "size" 被 INT、ENUM、STRUCT和 UNION 使用 * "size" 用于描述类型的大小 * * "type“ 被PTR, TYPEDEF, VOLATILE, CONST, RESTRICT, FUNC 和 FUNC_PROTO 使用。 * "type" 是指另一个类型的 type_id */ union { __u32 size; __u32 type; }; };

libbpf 库底层使用的结构：
对于某些类别来讲，通用数据之后是特定类型的数据。在 struct btf_type 中的 name_off 字段指定了字符串表中的偏移。
下面的章节将详细介绍每种类型的编码。
2.2.1 BTF_KIND_INTstruct btf_type 的编码如下：
  • name_off:任何有效的偏移量
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind:BTF_KIND_INT
  • info.vlen: 0
  • size：int 类型的大小，单位是字节
btf_type 后面是一个 u32，其位数排列如下：:
#define BTF_INT_ENCODING(VAL)(((VAL) & 0x0f000000)> > 24) #define BTF_INT_OFFSET(VAL)(((VAL) & 0x00ff0000)> > 16) #define BTF_INT_BITS(VAL)((VAL)& 0x000000ff)

BTF_INT_ENCODING 有以下属性：
#define BTF_INT_SIGNED(1 < < 0) #define BTF_INT_CHAR(1 < < 1) #define BTF_INT_BOOL(1 < < 2)

对于 int 类型，BTF_INT_ENCODING() 提供了额外的信息: 带符号的 int, char, 或 bool。char 和 bool 编码主要用于良好的打印。对于 int 类型，最多可以指定一种编码。
BTF_INT_BITS() 指定了这个 int 类型所持有的实际二进制位数。例如，一个 4 位的位域编码 BTF_INT_BITS() 等于 4。btf_type.size*8 必须等于或大于 BTF_INT_BITS()，BTF_INT_BITS() 的最大值是 128。
BTF_INT_OFFSET() 指定了计算该 int 值的起始位偏移。例如，一个位域结构成员有：
  • btf 成员的从结构体开始计算位偏移量为 100
  • btf 成员指向一个 int 类型
  • 该 int 类型有 BTF_INT_OFFSET()= 2 和 BTF_INT_BITS() = 4
那么在结构体的内存布局中，这个成员将占用 4 位，从 100+2位开始。
另外，比特域结构成员可以采用以下方式来访问与上述相同的比特位：
  • btf 成员位偏移量 102
  • btf 成员指向一个 int 类型
  • int 类型有 BTF_INT_OFFSET()= 0 和 BTF_INT_BITS() = 4
BTF_INT_OFFSET() 的初衷是为了提供灵活的位域编码的灵活性。目前， 对于所有的 int 类型，llvm 和 pahole 都生成了 BTF_INT_OFFSET() = 0 。
BPF BTF 详细介绍

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2.2.2 btf_kind_ptrstruct btf_type 编码要求：
  • name_off: 0
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_PTR
  • info.vlen: 0
  • type: 指针的指向性类型
btf_type 后面没有其他类型数据。
2.2.3 BTF_KIND_ARRAYstruct btf_type 的编码要求：
  • name_off : 0
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_ARRAY
  • info.vlen: 0
  • size/type: 0，不使用
btf_type 后面有一个 struct btf_array:
struct btf_array { __u32type; __u32index_type; __u32nelems; };

struct btf_array 的编码：
  • type: 元素类型
  • index_type: 索引类型
  • nelems\': 这个数组的元素数量（允许为 0\'）
index_type 可以是任何常规的 int 类型（u8, u16, u32, u64, unsigned __int128)。最初的设计包括了 index_type ，这是遵循了 DWARF 规范，它的数组类型有一个 index_type。目前在 BTF 中，除了类型验证外，index_type 并没有使用。
struct btf_array 允许通过元素类型链来表示多维数组。例如，对于 "int a[5][6]"，下面的类型信息说明了这种链式关系。
* [1]: int * [2]: array, `btf_array.type = [1]`, `btf_array.nelems = 6` * [3]: array, `btf_array.type = [2]`, `btf_array.nelems = 5`

目前，pahole 和 llvm 都将多维数组折叠成一维数组，例如，对于 a[5][6]，btf_array.nelems 等于 30。这是因为最初的用例是 map 良好打印，整个数组被打印出来，所以一维数组已经足够了。随着更多 BTF 使用的探索，pahole 和 llvm 可以被改变，以生成适当的多维数组的链式表示。
2.2.4 btf_kind_struct 2.2.5 btf_kind_unionstruct btf_type 编码要求：
  • name_off: 0 或偏移到一个有效的 C 标识符
  • info.kind_flag: 0 或 1
  • info.kind: BTF_KIND_STRUCT 或 BTF_KIND_UNION
  • info.vlen: struct/union 成员的数量
  • info.size: struct/union 的大小，以字节为单位
btf_type 后面是 info.vlen 数量的 btf_member 的结构。
struct btf_member { __u32name_off; __u32type; __u32offset; };

struct btf_member 编码：
  • name_off: 一个有效的 C 语言标识符的偏移
  • type: 成员的类型
  • offset: < 见下文>
如果类型信息 kind_flag 没有设置，偏移量只包含成员的位偏移。注意，位域的基本类型只能是 int 或 enum 类型。如果比特字段大小为 32，基类型可以是 int 或 enum 类型。如果比特字段大小不是 32，基类型必须是 int，而 int 类型 BTF_INT_BITS() 编码比特字段的大小。
如果 kind_flag 被设置，btf_member.offset 包含成员位域大小和位偏移。位域大小和位偏移的计算方法如下：
#define BTF_MEMBER_BITFIELD_SIZE(val) ((val) > > 24) #define BTF_MEMBER_BIT_OFFSET(val) ((val) & 0xffffff)

在这种情况下, 如果基础类型是一个 int 类型, 那么它必须是一个普通的 int 类型：
  • BTF_INT_OFFSET() 必须为 0。
  • BTF_INT_BITS() 必须等于 {1,2,4,8,16}. * 8.
下面的内核补丁引入了 kind_flag，并解释了两种模式存在的原因：
https://github.com/torvalds/linux/commit/9d5f9f701b1891466fb3dbb1806ad97716f95cc3#diff-fa650a64fdd3968396883d2fe8215ff3
2.2.6 BTF_KIND_ENUMstruct btf_type 编码要求：
  • name_off: 0 或偏移到一个有效的 C 标识符
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_ENUM
  • info.vlen: 枚举值的数量
  • size: 4
btf_type 后面是 info.vlen 的数量的 struct btf_enum 结构。
struct btf_enum { __u32name_off; __s32val; };

btf_enum 的编码:
  • name_off: 偏移到一个有效的 C 标识符
  • val: 任何数值
2.2.7 BTF_KIND_FWDstruct btf_type 编码要求：
  • name_off: 一个有效的 C 语言标识符偏移
  • info.kind_flag: 0 代表 struct，1 代表 union
  • info.kind: BTF_KIND_FWD
  • info.vlen: 0
  • type: 0
在 btf_type 后面没有其他类型数据。
2.2.8 BTF_KIND_TYPEDEFstruct btf_type 编码要求：
  • name_off: 偏移到一个有效的 C 标识符。
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_TYPEDEF
  • info.vlen: 0
  • type: 在 name_off 处可以通过名字引用的类型。
btf_type 后面没有其他类型数据。
2.2.9 BTF_KIND_VOLATILEstruct btf_type 的编码要求：
  • name_off: 0
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: btf_kind_volatile
  • info.vlen: 0
  • type: 带有 volatile 限定符的类型
btf_type 后面没有其他类型数据。
2.2.10 BTF_KIND_CONSTstruct btf_type 的编码要求：
  • name_off: 0
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_CONST
  • info.vlen: 0
  • type: 带有 const 限定词的类型
btf_type 后面没有其他类型数据。
2.2.11 BTF_KIND_RESTRICTstruct btf_type 的编码要求：
  • name_off: 0
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: btf_kind_restrict
  • info.vlen: 0
  • type: 带有 restrict 限定词的类型
btf_type 后面没有其他类型数据。
2.2.12 BTF_KIND_FUNCstruct btf_type 的编码要求：
  • name_off: 偏移到一个有效的 C 标识符
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_FUNC
  • info.vlen: 0
  • type: 一个 BTF_KIND_FUNC_PROTO 类型
btf_type 后面没有其他类型数据。
BTF_KIND_FUNC 定义的不是一个类型，而是一个子程序（函数），其签名由 type 定义。
因此，该子程序是该类型的一个实例。BTF_KIND_FUNC 可以反过被 BTF_Ext_Section(ELF) 中的 func_info 或 BPF_Prog_Load 的参数中引用 (ABI)。
2.2.13 BTF_KIND_FUNC_PROTOstruct btf_type 编码要求：
  • name_off: 0
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_FUNC_PROTO
  • info.vlen: 参数的数量
  • type: 返回类型
btf_type 后面是 info.vlen 数量 struct btf_param 的结构。
struct btf_param { __u32 name_off; _u32 type; };

如果一个 BTF_KIND_FUNC_PROTO 类型被 BTF_KIND_FUNC 类型引用，那么 btf_param.name_off 必须指向一个有效的 C 标识符，除了可能代表变量参数的最后一个参数。btf_param.type 指的是参数类型。
如果函数有可变参数，最后一个参数被编码为 name_off = 0 和 type = 0。
2.14 BTF_KIND_VARstruct btf_type 编码要求：
  • name_off: 偏移到一个有效的 C 标识符
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_VAR
  • info.vlen: 0
  • type: 变量的类型
btf_type 后面有一个 struct btf_variable, 其数据如下：
Sep 23, 2021struct btf_var {__u32linkage; };

struct btf_var 的编码：
  • linkage: 目前只有静态变量 0，或全局分配的在 ELF 部分的变量 1
目前，LLVM 并不支持所有类型的全局变量。以下是目前可用的：
  • 带或不带区段属性的静态变量
  • 带有区段属性的全局变量
后者是为了将来从 map 定义中提取键/值类型的 ID。
2.2.15 BTF_KIND_DATASECstruct btf_type 编码要求：
  • name_off:与变量或.data/.bss 之一相关的有效名称的偏移量。
    数据 .bss/.rodata 中的一个。
  • info.kind_flag: 0
  • info.kind: BTF_KIND_DATASEC
  • info.vlen: 变量的数量
  • size: 总的部分大小，以字节为单位（编译时为 0，由 BPF 加载器，如 libbp 修订为实际大小）
btf_type 后面是 info.vlen 数量的 struct btf_var_secinfo 结构。
struct btf_var_secinfo { __u32type; __u32offset; __u32size; };

struct btf_var_secinfo 编码：
  • type: BTF_KIND_VAR 变量的类型
  • offset: 变量的段内偏移量
  • size: 变量的大小，以字节为单位
3. BTF 内核 API以下 bpf 系统调用命令涉及 BTF：
  • BPF_BTF_LOAD：将 BTF 数据的 blob 数据加载到内核中
  • BPF_MAP_CREATE：用 btf 键和值类型信息创建 map
  • BPF_PROG_LOAD：用 btf 函数和行信息加载程序
  • BPF_BTF_GET_FD_BY_ID：获得一个 btf fd
  • BPF_OBJ_GET_INFO_BY_FD：返回 btf、func_info、line_info 和其它与 btf 有关的信息
【BPF BTF 详细介绍】典型的工作流程通常如下：
Application: BPF_BTF_LOAD | v BPF_MAP_CREATE and BPF_PROG_LOAD | V ......

检查（introspection）工具：
...... BPF_{PROG,MAP}_GET_NEXT_ID (获取 prog/map ids) | V BPF_{PROG,MAP}_GET_FD_BY_ID (获取 prog/map fd) | V BPF_OBJ_GET_INFO_BY_FD (通过 fd 获取 bpf_prog_info/bpf_map_info) || V| BPF_BTF_GET_FD_BY_ID (获取 btf_fd)| || V| BPF_OBJ_GET_INFO_BY_FD (获取 btf 信息)| || VV 更好打印类型、函数签名和代码行信息等

3.1 BPF_BTF_LOAD
将一个 BTF 的 blob 数据加载到内核中。BTF_Type_String 中描述的 blob 数据，可以直接加载到内核中, 返回 btf_fd 至用户空间。
3.2 BPF_MAP_CREATE
可以用 btf_fd 和指定的键/值类型 id 创建一个 map。
__u32btf_fd; /* fd pointing to a BTF type data */ __u32btf_key_type_id; /* BTF type_id of the key */ __u32btf_value_type_id; /* BTF type_id of the value */

在 libbpf 中，可以用额外的注解来定义 map，如下所示：
struct bpf_map_def SEC("maps") btf_map = { .type = BPF_MAP_TYPE_ARRAY, .key_size = sizeof(int), .value_size = sizeof(struct ipv_counts), .max_entries = 4, }; BPF_ANNOTATE_KV_PAIR(btf_map, int, struct ipv_counts);

这里，宏 BPF_ANNOTATE_KV_PAIR 的参数是 map 的名称、键和值类型。在 ELF 解析期间，libbpf 能够提取 key/value type_id，并把它们自动地分配给 BPF_MAP_CREATE 属性。
3.3 BPF_PROG_LOAD
在 prog_load 过程中，func_info 和 line_info 可以被传递给 kernel，并为以下属性提供适当的值。
__u32insn_cnt; __aligned_u64insns; ...... __u32prog_btf_fd; /* fd pointing to BTF type data */ __u32func_info_rec_size; /* userspace bpf_func_info size */ __aligned_u64func_info; /* func info */ __u32func_info_cnt; /* number of bpf_func_info records */ __u32line_info_rec_size; /* userspace bpf_line_info size */ __aligned_u64line_info; /* line info */ __u32line_info_cnt; /* number of bpf_line_info records */

func_info 和 line_info 分别对应下面的数组：
struct bpf_func_info { __u32insn_off; /* [0, insn_cnt - 1] */ __u32type_id; /* pointing to a BTF_KIND_FUNC type */ }; struct bpf_line_info { __u32insn_off; /* [0, insn_cnt - 1] */ __u32file_name_off; /* offset to string table for the filename */ __u32line_off; /* offset to string table for the source line */ __u32line_col; /* line number and column number */ };

func_info_rec_size 是每个 func_info 记录的大小，而 line_info_rec_size 是每条 line_info 记录的大小。将记录的大小传递给内核，使其有可能在未来扩展记录本身。
下面是 func_info 的要求：
  • func_info[0].insn_off 必须为 0。
  • func_info 的 insn_off 严格按递增顺序排列，匹配 bpf func 的边界。
以下是对 line_info 的要求。
  • 每个函数的第一个 insn 必须有一条指向它的 line_info 记录。
  • line_info 的 insn_off 是严格递增的顺序。
对于 line_info，行号和列号的定义如下：
#define BPF_LINE_INFO_LINE_NUM(line_col) ((line_col) > > 10) #define BPF_LINE_INFO_LINE_COL(line_col) ((line_col) & 0x3ff)

3.4 BPF_{PROG,MAP}_GET_NEXT_ID
在内核中，每个加载的程序、map 或 btf 都有一个唯一的 id。这个 id 在一个程序、map 或 btf 的生命周期内不会改变。
bpf 系统调用命令 BPF_{PROG,MAP}_GET_NEXT_ID 将 bpf 程序或 map 的所有 id，每个命令一个，分别返回到用户空间，因此，检查工具可以检查所有程序和 map。
3.5 BPF_{PROG,MAP}_GET_FD_BY_ID
检查工具不能使用 id 来获取程序或 map 的细节。需要首先获得一个文件描述符，以达到引用计数的目的。
3.6 BPF_OBJ_GET_INFO_BY_FD
一旦获得了一个程序/map fd，检查工具就可以从内核中获得这个 fd 的详细信息，其中一些是与 BTF 相关的。例如，bpf_map_info 返回 btf_id 和键/值类型 id。bpf_prog_info 返回 btf_id、func_info、翻译后字节码的 line_info，以及 jited_line_info。
3.7 BPF_BTF_GET_FD_BY_ID
有了从 bpf_map_info 和 bpf_prog_info 中获得的 btf_id，bpf 系统调用命令 BPF_OBJ_GET_INFO_BY_FD 就可以获取到 btf fd。然后，使用命令 BPF_OBJ_GET_INFO_BY_FD，就可以重新获取最初使用 BPF_BTF_LOAD 命令加载到内核的 btf blob。
有了 btf blob、bpf_map_info 和 bpf_prog_info，检查工具就拥有完整的 btf 信息，更好地打印出 map 键/值, func 签名和行信息，以及字节/jit 代码。
4. ELF 文件格式接口 4.1 .BTF 部分
.BTF 部分包含 type 和 string 数据。这个部分的格式是与 BTF_Type_String 中描述的相同。
4.2 .BTF.ext 部分
.BTF.ext 部分为 func_info 和 line_info 的编码，这些信息在加载到内核之前需要加载器处理。
.BTF.ext 部分的规定义在 tools/lib/bpf/btf.h 和 tools/lib/bpf/btf.c 文件中。
目前.BTF.ext 部分的头部结构是：
struct btf_ext_header { __u16magic; __u8version; __u8flags; __u32hdr_len; /* 偏移量基于本头部结构体的尾部 */ __u32func_info_off; __u32func_info_len; __u32line_info_off; __u32line_info_len; };

它与 .BTF 部分非常相似，它包含了 func_info 和 line_info 部分，而不是 type/string 部分。关于 func_info 和 line_info 记录格式的详细信息，请参见 BPF_Prog_Load 部分。
func_info 的组织方式如下：
func_info_rec_size btf_ext_info_sec for section #1 /* func_info for section #1 */ btf_ext_info_sec for section #2 /* func_info for section #2 */ ...

func_info_rec_size 指定了生成 .BTF.ext 时 bpf_func_info 结构的大小。
如下定义的 btf_ext_info_sec 是每个特定 ELF 部分的 func_info 的集合。
struct btf_ext_info_sec { __u32sec_name_off; /* offset to section name */ __u32num_info; /* Followed by num_info * record_size number of bytes */ __u8data[0]; };

这里，num_info 必须大于 0。
line_info 的组织方式如下：
line_info_rec_size btf_ext_info_sec for section #1 /* line_info for section #1 */ btf_ext_info_sec for section #2 /* line_info for section #2 */

line_info_rec_size 指定了生成 .BTF.ext 时 bpf_line_info 结构的大小。
bpf_func_info-> insn_off 和 bpf_line_info-> insn_off 的解释在内核 API 和 ELF API 之间是不同的。
对于内核 API，insn_off 是结构单元中的指令偏移量 bpf_insn 为单位的。对于 ELF API，insn_off 是部分（btf_ext_info_sec-> sec_name_off）开始的字节偏移。
5. 使用 BTF 5.1 bpftool map 更友好地打印
基于 BTF，map 的键/值可以根据字段来打印，而不只是打印简单的原始字节。这对于大的结构或如果数据结构有比特字段时，这一点特别有价值。例如，对于下面这个 map：
enum A {A1, A2, A3, A4, A5}; typedef enum A ___A; struct tmp_t { char a1:4; inta2:4; int:4; __u32 a3:4; int b; ___A b1:4; enum A b2:4; }; struct bpf_map_def SEC("maps") tmpmap = { .type = BPF_MAP_TYPE_ARRAY, .key_size = sizeof(__u32), .value_size = sizeof(struct tmp_t), .max_entries = 1, }; BPF_ANNOTATE_KV_PAIR(tmpmap, int, struct tmp_t);

bpftool 可以像下面这样更好地打印：
[{ "key": 0, "value": { "a1": 0x2, "a2": 0x4, "a3": 0x6, "b": 7, "b1": 0x8, "b2": 0xa } } ]

5.2 bpftool 程序打印（dump）
下面是一个例子，说明 func_info 和 line_info 如何帮助程序显示更好地显示内核符号名称、函数原型和行信息。
$ bpftool prog dump jited pinned /sys/fs/bpf/test_btf_haskv [...] int test_long_fname_2(struct dummy_tracepoint_args * arg): bpf_prog_44a040bf25481309_test_long_fname_2: ; static int test_long_fname_2(struct dummy_tracepoint_args *arg) 0:push%rbp 1:mov%rsp,%rbp 4:sub$0x30,%rsp b:sub$0x28,%rbp f:mov%rbx,0x0(%rbp) 13:mov%r13,0x8(%rbp) 17:mov%r14,0x10(%rbp) 1b:mov%r15,0x18(%rbp) 1f:xor%eax,%eax 21:mov%rax,0x20(%rbp) 25:xor%esi,%esi ; int key = 0; 27:mov%esi,-0x4(%rbp) ; if (!arg-> sock) 2a:mov0x8(%rdi),%rdi ; if (!arg-> sock) 2e:cmp$0x0,%rdi 32:je0x0000000000000070 34:mov%rbp,%rsi ; counts = bpf_map_lookup_elem(& btf_map, & key); [...]

5.3 验证器日志
下面是一个例子，说明 line_info 如何帮助调试验证失败的：
/* The code at tools/testing/selftests/bpf/test_xdp_noinline.c * is modified as below. */ data = https://www.songbingjia.com/android/(void *)(long)xdp-> data; data_end = (void *)(long)xdp-> data_end; /* if (data + 4 > data_end) return XDP_DROP; */ *(u32 *)data = dst-> dst; $ bpftool prog load ./test_xdp_noinline.o /sys/fs/bpf/test_xdp_noinline type xdp ; data = (void *)(long)xdp-> data; 224: (79) r2 = *(u64 *)(r10 -112) 225: (61) r2 = *(u32 *)(r2 +0) ; *(u32 *)data = dst-> dst; 226: (63) *(u32 *)(r2 +0) = r1 invalid access to packet, off=0 size=4, R2(id=0,off=0,r=0) R2 offset is outside of the packet

6. BTF 生成你需要最新的 pahole 或 llvm（8.0 或更高版本）。pahole 作为一个 dwarf2btf 转换器。pahole 目前还不支持 .BTF.ext 和 btf BTF_KIND_FUNC 类型。例如：
-bash-4.4$ cat t.c struct t { int a:2; int b:3; int c:2; } g; -bash-4.4$ gcc -c -O2 -g t.c -bash-4.4$ pahole -JV t.o File t.o: [1] STRUCT t kind_flag=1 size=4 vlen=3# vlen 表示有 3 个成员变量 a type_id=2 bitfield_size=2 bits_offset=0# type_id = 2 即为 [2] 中的代表 b type_id=2 bitfield_size=3 bits_offset=2 c type_id=2 bitfield_size=2 bits_offset=5 [2] INT int size=4 bit_offset=0 nr_bits=32 encoding=SIGNED

对于编译对象为 bpf 目标的情况下，llvm 添加编译添加-g 选项参数可直接生成 .BTF 和 .BTF.ext。汇编代码（-S）能够以汇编格式显示 BTF 的编码。
-bash-4.4$ cat t2.c typedef int __int32; struct t2 { int a2; int (*f2)(char q1, __int32 q2, ...); int (*f3)(); } g2; int main(){ return 0; } int test(){ return 0; }-bash-4.4$ clang -c -g -O2 -target bpf t2.c-bash-4.4$ readelf -S t2.o ...... [8] .BTFPROGBITS000000000000000000000247 000000000000016e0000000000000000001 [9] .BTF.extPROGBITS0000000000000000000003b5 00000000000000600000000000000000001 [10] .rel.BTF.extREL0000000000000000000007e0 000000000000004000000000000000101698 ......-bash-4.4$ clang -S -g -O2 -target bpf t2.c -bash-4.4$ cat t2.s ...... .section.BTF,"",@progbits .short60319# magic0xeb9f btf_header .byte1# version .byte0# flags .long24# hdr_len .long0# type_off .long220# type_len .long220# str_off .long122# str_len .long0# BTF_KIND_FUNC_PROTO(id = 1) .long218103808# 0xd000000 .long2 .long83# BTF_KIND_INT(id = 2) .long16777216# 0x1000000 .long4 .long16777248# 0x1000020 ...... .byte0# string offset=0 .ascii".text"# string offset=1 .byte0 .ascii"/home/yhs/tmp-pahole/t2.c" # string offset=7 .byte0 .ascii"int main(){ return 0; }" # string offset=33 .byte0 .ascii"int test(){ return 0; }" # string offset=58 .byte0 .ascii"int"# string offset=83 ...... .section.BTF.ext,"",@progbits .short60319# 0xeb9f .byte1 .byte0 .long24 .long0 .long28 .long28 .long44 .long8# FuncInfo .long1# FuncInfo section string offset=1 .long2 .long.Lfunc_begin0 .long3 .long.Lfunc_begin1 .long5 .long16# LineInfo .long1# LineInfo section string offset=1 .long2 .long.Ltmp0 .long7 .long33 .long7182# Line 7 Col 14 .long.Ltmp3 .long7 .long58 .long8206# Line 8 Col 14

7. 测试内核 bpf selftest test_btf.c 提供了大量与 BTF 相关的测试。

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