bpftool: Add gen subcommand manpage
authorAndrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Wed, 18 Dec 2019 05:25:52 +0000 (21:25 -0800)
committerAlexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Wed, 18 Dec 2019 06:16:36 +0000 (22:16 -0800)
Add bpftool-gen.rst describing skeleton on the high level. Also include
a small, but complete, example BPF app (BPF side, userspace side, generated
skeleton) in example section to demonstrate skeleton API and its usage.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191218052552.2915188-4-andriin@fb.com
tools/bpf/bpftool/Documentation/bpftool-gen.rst [new file with mode: 0644]
tools/bpf/bpftool/Documentation/bpftool.rst

diff --git a/tools/bpf/bpftool/Documentation/bpftool-gen.rst b/tools/bpf/bpftool/Documentation/bpftool-gen.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b6a114b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,304 @@
+================
+bpftool-gen
+================
+-------------------------------------------------------------------------------
+tool for BPF code-generation
+-------------------------------------------------------------------------------
+
+:Manual section: 8
+
+SYNOPSIS
+========
+
+       **bpftool** [*OPTIONS*] **gen** *COMMAND*
+
+       *OPTIONS* := { { **-j** | **--json** } [{ **-p** | **--pretty** }] }
+
+       *COMMAND* := { **skeleton | **help** }
+
+GEN COMMANDS
+=============
+
+|      **bpftool** **gen skeleton** *FILE*
+|      **bpftool** **gen help**
+
+DESCRIPTION
+===========
+       **bpftool gen skeleton** *FILE*
+                 Generate BPF skeleton C header file for a given *FILE*.
+
+                 BPF skeleton is an alternative interface to existing libbpf
+                 APIs for working with BPF objects. Skeleton code is intended
+                 to significantly shorten and simplify code to load and work
+                 with BPF programs from userspace side. Generated code is
+                 tailored to specific input BPF object *FILE*, reflecting its
+                 structure by listing out available maps, program, variables,
+                 etc. Skeleton eliminates the need to lookup mentioned
+                 components by name. Instead, if skeleton instantiation
+                 succeeds, they are populated in skeleton structure as valid
+                 libbpf types (e.g., struct bpf_map pointer) and can be
+                 passed to existing generic libbpf APIs.
+
+                 In addition to simple and reliable access to maps and
+                 programs, skeleton provides a storage for BPF links (struct
+                 bpf_link) for each BPF program within BPF object. When
+                 requested, supported BPF programs will be automatically
+                 attached and resulting BPF links stored for further use by
+                 user in pre-allocated fields in skeleton struct. For BPF
+                 programs that can't be automatically attached by libbpf,
+                 user can attach them manually, but store resulting BPF link
+                 in per-program link field. All such set up links will be
+                 automatically destroyed on BPF skeleton destruction. This
+                 eliminates the need for users to manage links manually and
+                 rely on libbpf support to detach programs and free up
+                 resources.
+
+                 Another facility provided by BPF skeleton is an interface to
+                 global variables of all supported kinds: mutable, read-only,
+                 as well as extern ones. This interface allows to pre-setup
+                 initial values of variables before BPF object is loaded and
+                 verified by kernel. For non-read-only variables, the same
+                 interface can be used to fetch values of global variables on
+                 userspace side, even if they are modified by BPF code.
+
+                 During skeleton generation, contents of source BPF object
+                 *FILE* is embedded within generated code and is thus not
+                 necessary to keep around. This ensures skeleton and BPF
+                 object file are matching 1-to-1 and always stay in sync.
+                 Generated code is dual-licensed under LGPL-2.1 and
+                 BSD-2-Clause licenses.
+
+                 It is a design goal and guarantee that skeleton interfaces
+                 are interoperable with generic libbpf APIs. User should
+                 always be able to use skeleton API to create and load BPF
+                 object, and later use libbpf APIs to keep working with
+                 specific maps, programs, etc.
+
+                 As part of skeleton, few custom functions are generated.
+                 Each of them is prefixed with object name, derived from
+                 object file name. I.e., if BPF object file name is
+                 **example.o**, BPF object name will be **example**. The
+                 following custom functions are provided in such case:
+
+                 - **example__open** and **example__open_opts**.
+                   These functions are used to instantiate skeleton. It
+                   corresponds to libbpf's **bpf_object__open()** API.
+                   **_opts** variants accepts extra **bpf_object_open_opts**
+                   options.
+
+                 - **example__load**.
+                   This function creates maps, loads and verifies BPF
+                   programs, initializes global data maps. It corresponds to
+                   libppf's **bpf_object__load** API.
+
+                 - **example__open_and_load** combines **example__open** and
+                   **example__load** invocations in one commonly used
+                   operation.
+
+                 - **example__attach** and **example__detach**
+                   This pair of functions allow to attach and detach,
+                   correspondingly, already loaded BPF object. Only BPF
+                   programs of types supported by libbpf for auto-attachment
+                   will be auto-attached and their corresponding BPF links
+                   instantiated. For other BPF programs, user can manually
+                   create a BPF link and assign it to corresponding fields in
+                   skeleton struct. **example__detach** will detach both
+                   links created automatically, as well as those populated by
+                   user manually.
+
+                 - **example__destroy**
+                   Detach and unload BPF programs, free up all the resources
+                   used by skeleton and BPF object.
+
+                 If BPF object has global variables, corresponding structs
+                 with memory layout corresponding to global data data section
+                 layout will be created. Currently supported ones are: .data,
+                 .bss, .rodata, and .extern structs/data sections. These
+                 data sections/structs can be used to set up initial values of
+                 variables, if set before **example__load**. Afterwards, if
+                 target kernel supports memory-mapped BPF arrays, same
+                 structs can be used to fetch and update (non-read-only)
+                 data from userspace, with same simplicity as for BPF side.
+
+       **bpftool gen help**
+                 Print short help message.
+
+OPTIONS
+=======
+       -h, --help
+                 Print short generic help message (similar to **bpftool help**).
+
+       -V, --version
+                 Print version number (similar to **bpftool version**).
+
+       -j, --json
+                 Generate JSON output. For commands that cannot produce JSON,
+                 this option has no effect.
+
+       -p, --pretty
+                 Generate human-readable JSON output. Implies **-j**.
+
+       -d, --debug
+                 Print all logs available from libbpf, including debug-level
+                 information.
+
+EXAMPLES
+========
+**$ cat example.c**
+::
+
+  #include <stdbool.h>
+  #include <linux/ptrace.h>
+  #include <linux/bpf.h>
+  #include "bpf_helpers.h"
+
+  const volatile int param1 = 42;
+  bool global_flag = true;
+  struct { int x; } data = {};
+
+  struct {
+       __uint(type, BPF_MAP_TYPE_HASH);
+       __uint(max_entries, 128);
+       __type(key, int);
+       __type(value, long);
+  } my_map SEC(".maps");
+
+  SEC("raw_tp/sys_enter")
+  int handle_sys_enter(struct pt_regs *ctx)
+  {
+       static long my_static_var;
+       if (global_flag)
+               my_static_var++;
+       else
+               data.x += param1;
+       return 0;
+  }
+
+  SEC("raw_tp/sys_exit")
+  int handle_sys_exit(struct pt_regs *ctx)
+  {
+       int zero = 0;
+       bpf_map_lookup_elem(&my_map, &zero);
+       return 0;
+  }
+
+This is example BPF application with two BPF programs and a mix of BPF maps
+and global variables.
+
+**$ bpftool gen skeleton example.o**
+::
+
+  /* SPDX-License-Identifier: (LGPL-2.1 OR BSD-2-Clause) */
+
+  /* THIS FILE IS AUTOGENERATED! */
+  #ifndef __EXAMPLE_SKEL_H__
+  #define __EXAMPLE_SKEL_H__
+
+  #include <stdlib.h>
+  #include <libbpf.h>
+
+  struct example {
+       struct bpf_object_skeleton *skeleton;
+       struct bpf_object *obj;
+       struct {
+               struct bpf_map *rodata;
+               struct bpf_map *data;
+               struct bpf_map *bss;
+               struct bpf_map *my_map;
+       } maps;
+       struct {
+               struct bpf_program *handle_sys_enter;
+               struct bpf_program *handle_sys_exit;
+       } progs;
+       struct {
+               struct bpf_link *handle_sys_enter;
+               struct bpf_link *handle_sys_exit;
+       } links;
+       struct example__bss {
+               struct {
+                       int x;
+               } data;
+       } *bss;
+       struct example__data {
+               _Bool global_flag;
+               long int handle_sys_enter_my_static_var;
+       } *data;
+       struct example__rodata {
+               int param1;
+       } *rodata;
+  };
+
+  static void example__destroy(struct example *obj);
+  static inline struct example *example__open_opts(
+                const struct bpf_object_open_opts *opts);
+  static inline struct example *example__open();
+  static inline int example__load(struct example *obj);
+  static inline struct example *example__open_and_load();
+  static inline int example__attach(struct example *obj);
+  static inline void example__detach(struct example *obj);
+
+  #endif /* __EXAMPLE_SKEL_H__ */
+
+**$ cat example_user.c**
+::
+
+  #include "example.skel.h"
+
+  int main()
+  {
+       struct example *skel;
+       int err = 0;
+
+       skel = example__open();
+       if (!skel)
+               goto cleanup;
+
+       skel->rodata->param1 = 128;
+
+       err = example__load(skel);
+       if (err)
+               goto cleanup;
+
+       err = example__attach(skel);
+       if (err)
+               goto cleanup;
+
+       /* all libbpf APIs are usable */
+       printf("my_map name: %s\n", bpf_map__name(skel->maps.my_map));
+       printf("sys_enter prog FD: %d\n",
+              bpf_program__fd(skel->progs.handle_sys_enter));
+
+       /* detach and re-attach sys_exit program */
+       bpf_link__destroy(skel->links.handle_sys_exit);
+       skel->links.handle_sys_exit =
+               bpf_program__attach(skel->progs.handle_sys_exit);
+
+       printf("my_static_var: %ld\n",
+              skel->bss->handle_sys_enter_my_static_var);
+
+  cleanup:
+       example__destroy(skel);
+       return err;
+  }
+
+**# ./example_user**
+::
+
+  my_map name: my_map
+  sys_enter prog FD: 8
+  my_static_var: 7
+
+This is a stripped-out version of skeleton generated for above example code.
+
+SEE ALSO
+========
+       **bpf**\ (2),
+       **bpf-helpers**\ (7),
+       **bpftool**\ (8),
+       **bpftool-map**\ (8),
+       **bpftool-prog**\ (8),
+       **bpftool-cgroup**\ (8),
+       **bpftool-feature**\ (8),
+       **bpftool-net**\ (8),
+       **bpftool-perf**\ (8),
+       **bpftool-btf**\ (8)
index 6a9c52ef84a9e1c85c820ee69c4c73a7c78f9f47..34239fda69ed0b7df9d52a1cec28b63e43891c7e 100644 (file)
@@ -81,4 +81,5 @@ SEE ALSO
        **bpftool-feature**\ (8),
        **bpftool-net**\ (8),
        **bpftool-perf**\ (8),
-       **bpftool-btf**\ (8)
+       **bpftool-btf**\ (8),
+       **bpftool-gen**\ (8),