bpf: Sharing bpf runtime stats with BPF_ENABLE_STATS
authorSong Liu <songliubraving@fb.com>
Thu, 30 Apr 2020 07:15:04 +0000 (00:15 -0700)
committerAlexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Fri, 1 May 2020 17:36:32 +0000 (10:36 -0700)
Currently, sysctl kernel.bpf_stats_enabled controls BPF runtime stats.
Typical userspace tools use kernel.bpf_stats_enabled as follows:

  1. Enable kernel.bpf_stats_enabled;
  2. Check program run_time_ns;
  3. Sleep for the monitoring period;
  4. Check program run_time_ns again, calculate the difference;
  5. Disable kernel.bpf_stats_enabled.

The problem with this approach is that only one userspace tool can toggle
this sysctl. If multiple tools toggle the sysctl at the same time, the
measurement may be inaccurate.

To fix this problem while keep backward compatibility, introduce a new
bpf command BPF_ENABLE_STATS. On success, this command enables stats and
returns a valid fd. BPF_ENABLE_STATS takes argument "type". Currently,
only one type, BPF_STATS_RUN_TIME, is supported. We can extend the
command to support other types of stats in the future.

With BPF_ENABLE_STATS, user space tool would have the following flow:

  1. Get a fd with BPF_ENABLE_STATS, and make sure it is valid;
  2. Check program run_time_ns;
  3. Sleep for the monitoring period;
  4. Check program run_time_ns again, calculate the difference;
  5. Close the fd.

Signed-off-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20200430071506.1408910-2-songliubraving@fb.com
include/linux/bpf.h
include/uapi/linux/bpf.h
kernel/bpf/syscall.c
kernel/sysctl.c
tools/include/uapi/linux/bpf.h

index c07b1d2f38245e0b72aa4a200584abb988103670..1262ec460ab3565cdeed8b7162cd8d97177a97b4 100644 (file)
@@ -987,6 +987,7 @@ _out:                                                       \
 
 #ifdef CONFIG_BPF_SYSCALL
 DECLARE_PER_CPU(int, bpf_prog_active);
+extern struct mutex bpf_stats_enabled_mutex;
 
 /*
  * Block execution of BPF programs attached to instrumentation (perf,
index 0eccafae55bbc1b589a22e6308cbc4557d04f74a..705e4822f997865b96556048f2325b26e149ae3d 100644 (file)
@@ -115,6 +115,7 @@ enum bpf_cmd {
        BPF_LINK_UPDATE,
        BPF_LINK_GET_FD_BY_ID,
        BPF_LINK_GET_NEXT_ID,
+       BPF_ENABLE_STATS,
 };
 
 enum bpf_map_type {
@@ -390,6 +391,12 @@ enum {
  */
 #define BPF_F_QUERY_EFFECTIVE  (1U << 0)
 
+/* type for BPF_ENABLE_STATS */
+enum bpf_stats_type {
+       /* enabled run_time_ns and run_cnt */
+       BPF_STATS_RUN_TIME = 0,
+};
+
 enum bpf_stack_build_id_status {
        /* user space need an empty entry to identify end of a trace */
        BPF_STACK_BUILD_ID_EMPTY = 0,
@@ -601,6 +608,10 @@ union bpf_attr {
                __u32           old_prog_fd;
        } link_update;
 
+       struct { /* struct used by BPF_ENABLE_STATS command */
+               __u32           type;
+       } enable_stats;
+
 } __attribute__((aligned(8)));
 
 /* The description below is an attempt at providing documentation to eBPF
index c75b2dd2459c886c7a6b88a015fabd4b0546ade4..4f34eecec9cef3b02dd622927e5d51fe78512076 100644 (file)
@@ -3872,6 +3872,60 @@ static int bpf_link_get_fd_by_id(const union bpf_attr *attr)
        return fd;
 }
 
+DEFINE_MUTEX(bpf_stats_enabled_mutex);
+
+static int bpf_stats_release(struct inode *inode, struct file *file)
+{
+       mutex_lock(&bpf_stats_enabled_mutex);
+       static_key_slow_dec(&bpf_stats_enabled_key.key);
+       mutex_unlock(&bpf_stats_enabled_mutex);
+       return 0;
+}
+
+static const struct file_operations bpf_stats_fops = {
+       .release = bpf_stats_release,
+};
+
+static int bpf_enable_runtime_stats(void)
+{
+       int fd;
+
+       mutex_lock(&bpf_stats_enabled_mutex);
+
+       /* Set a very high limit to avoid overflow */
+       if (static_key_count(&bpf_stats_enabled_key.key) > INT_MAX / 2) {
+               mutex_unlock(&bpf_stats_enabled_mutex);
+               return -EBUSY;
+       }
+
+       fd = anon_inode_getfd("bpf-stats", &bpf_stats_fops, NULL, O_CLOEXEC);
+       if (fd >= 0)
+               static_key_slow_inc(&bpf_stats_enabled_key.key);
+
+       mutex_unlock(&bpf_stats_enabled_mutex);
+       return fd;
+}
+
+#define BPF_ENABLE_STATS_LAST_FIELD enable_stats.type
+
+static int bpf_enable_stats(union bpf_attr *attr)
+{
+
+       if (CHECK_ATTR(BPF_ENABLE_STATS))
+               return -EINVAL;
+
+       if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
+               return -EPERM;
+
+       switch (attr->enable_stats.type) {
+       case BPF_STATS_RUN_TIME:
+               return bpf_enable_runtime_stats();
+       default:
+               break;
+       }
+       return -EINVAL;
+}
+
 SYSCALL_DEFINE3(bpf, int, cmd, union bpf_attr __user *, uattr, unsigned int, size)
 {
        union bpf_attr attr;
@@ -3996,6 +4050,9 @@ SYSCALL_DEFINE3(bpf, int, cmd, union bpf_attr __user *, uattr, unsigned int, siz
                err = bpf_obj_get_next_id(&attr, uattr,
                                          &link_idr, &link_idr_lock);
                break;
+       case BPF_ENABLE_STATS:
+               err = bpf_enable_stats(&attr);
+               break;
        default:
                err = -EINVAL;
                break;
index e961286d0e145e54244defe8ad56edbf61ee4ed6..7adfe5dbce9d3fa395d8a7353e0b37dad7b52709 100644 (file)
@@ -201,6 +201,40 @@ static int max_extfrag_threshold = 1000;
 
 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
 
+#ifdef CONFIG_BPF_SYSCALL
+static int bpf_stats_handler(struct ctl_table *table, int write,
+                            void __user *buffer, size_t *lenp,
+                            loff_t *ppos)
+{
+       struct static_key *key = (struct static_key *)table->data;
+       static int saved_val;
+       int val, ret;
+       struct ctl_table tmp = {
+               .data   = &val,
+               .maxlen = sizeof(val),
+               .mode   = table->mode,
+               .extra1 = SYSCTL_ZERO,
+               .extra2 = SYSCTL_ONE,
+       };
+
+       if (write && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
+               return -EPERM;
+
+       mutex_lock(&bpf_stats_enabled_mutex);
+       val = saved_val;
+       ret = proc_dointvec_minmax(&tmp, write, buffer, lenp, ppos);
+       if (write && !ret && val != saved_val) {
+               if (val)
+                       static_key_slow_inc(key);
+               else
+                       static_key_slow_dec(key);
+               saved_val = val;
+       }
+       mutex_unlock(&bpf_stats_enabled_mutex);
+       return ret;
+}
+#endif
+
 /*
  * /proc/sys support
  */
@@ -2549,7 +2583,7 @@ static struct ctl_table kern_table[] = {
                .data           = &bpf_stats_enabled_key.key,
                .maxlen         = sizeof(bpf_stats_enabled_key),
                .mode           = 0644,
-               .proc_handler   = proc_do_static_key,
+               .proc_handler   = bpf_stats_handler,
        },
 #endif
 #if defined(CONFIG_TREE_RCU)
index 0eccafae55bbc1b589a22e6308cbc4557d04f74a..705e4822f997865b96556048f2325b26e149ae3d 100644 (file)
@@ -115,6 +115,7 @@ enum bpf_cmd {
        BPF_LINK_UPDATE,
        BPF_LINK_GET_FD_BY_ID,
        BPF_LINK_GET_NEXT_ID,
+       BPF_ENABLE_STATS,
 };
 
 enum bpf_map_type {
@@ -390,6 +391,12 @@ enum {
  */
 #define BPF_F_QUERY_EFFECTIVE  (1U << 0)
 
+/* type for BPF_ENABLE_STATS */
+enum bpf_stats_type {
+       /* enabled run_time_ns and run_cnt */
+       BPF_STATS_RUN_TIME = 0,
+};
+
 enum bpf_stack_build_id_status {
        /* user space need an empty entry to identify end of a trace */
        BPF_STACK_BUILD_ID_EMPTY = 0,
@@ -601,6 +608,10 @@ union bpf_attr {
                __u32           old_prog_fd;
        } link_update;
 
+       struct { /* struct used by BPF_ENABLE_STATS command */
+               __u32           type;
+       } enable_stats;
+
 } __attribute__((aligned(8)));
 
 /* The description below is an attempt at providing documentation to eBPF