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BPF之巅:洞悉Linux系统和应用性能
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BPF之巅:洞悉Linux系统和应用性能

作者：（美）BrendanGregg（布兰登.
出版社：电子工业出版社出版时间：2020-11-01
开本： 其他 页数： 856
本类榜单：计算机/网络销量榜
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BPF之巅:洞悉Linux系统和应用性能 版权信息

BPF之巅:洞悉Linux系统和应用性能 本书特色

适读人群 ：BPF性能工具将是所有管理员、开发人员、支持人员和其他IT专业人员不可或缺的资源，他们可以在任何企业或云环境中使用任何*新的Linux发行版。作为BPF技术的开拓者和专家，Brendan Gregg在本书中不仅展示了超过150个可以立即使用的分析工具和调试工具，对这些工具的应用场景进行了分析，还提供了开发自定义工具的分步指南。在本书中，读者可学习到如何分析CPU、内存、存储设备、文件系统、网络、编程语言、应用程序、容器、虚拟机管理器、安全及内核。Gregg带领读者由浅入深地了解从基础工具到进阶工具的使用，帮助读者收集更有用、更深入的技术信息，可以用来优化几乎任何类型的Linux系统和应用程序。 ◎学习**的跟踪知识，以及两个核心BPF前端：BCC和bpftrace。 ◎掌握超过150个强大的BPF工具的使用方法，其中包括几十个专为本书开发的工具，全部可以下载使用。 ◎掌握有效的分析策略、分析技巧，以及提高分析效率的小窍门。 ◎掌握各种编程语言的分析技巧，包括编译型、JIT编译型、解释型语言，如C、Java、bash shell等。 ◎学习如何生成各种新的性能指标、调用栈信息，以及自定义延迟直方图。 ◎学习如何使用传统工具配合BPF分析来快速简单地实现目标。 ◎探索基于BPF构建的高级工具：实现远程监控的PCP和Grafana组合、eBPF导出器，以及跟踪Kubernetes的kubectl—trace。

BPF之巅:洞悉Linux系统和应用性能 内容简介

基于BPF的性能优化工具提供了靠前的系统级和应用程序级的观察能力，使用这些工具可以优化性能、调试代码、增强安全性、降低成本。本书是使用这些观察工具的全面指南。本书作为全面介绍 BPF 技术的图书，从 BPF 技术的起源到未来发展方向都有涵盖，不仅全面介绍了 BPF 的编程模型，还完整介绍了两个主要的 BPF 前端编程框架 ― BCC 和 bpftrace，更给出了一系列实现范例，全面展示了 BPF技术的实际能力和未来发展前景，以及使用BPF工具优化性能、修复问题、探索线上系统的内部情况。本书的另一个关注方向是 Linux 系统性能和应用程序性能的调优。本书全面介绍了系统性能调优的策略、工具与实践案例，不仅介绍了对应的 BPF 工具，还着重介绍了这些工具如何与 Linux 传统性能工具进行互补，这样读者可以有选择地进行使用。本书介绍的工具小巧精致，且包含了简单易读的源代码，这就是 BPF 技术的魅力所在 ：安全、高效、快捷的系统扩展力。未来 BPF 技术在 Linux 中的应用场景会越来越多，越来越重要。希望本书能在大家学习这项技术并关注它的发展时提供一定的便利。本书是系统管理员、应用程序开发者、运维人员，以及其他IT从业者在企业内部或云上使用各种Linux发行版时都可参考的资料。

BPF之巅:洞悉Linux系统和应用性能 目录

第1章 引 言1

1.1 BPF和eBPF是什么 1

1.2 跟踪、嗅探、采样、剖析和可观测性分别是什么 2

1.3 BCC、bpftrace和IO Visor 3

1.4 初识BCC：快速上手 4

1.5 BPF跟踪的能见度 7

1.6 动态插桩：kprobes和uprobes 8

1.7 静态插桩：tracepoint和USDT 9

1.8 初识bpftrace：跟踪open() 10

1.9 再回到BCC：跟踪open() 13

1.10 小结 15

第2章 技术背景16

2.1 图释BPF 16

2.2 BPF 17

2.3 扩展版BPF 18

2.4 调用栈回溯 41

2.5 火焰图 44

2.6 事件源 48

2.7 kprobes 49

2.8 uprobes 53

2.9 跟踪点 57

2.10 USDT 62

2.11 动态USDT 66

2.12 性能监控计数器 68

2.13 perf_events 69

2.14 小结 70

第3章 性能分析71

3.1 概览 71

3.2 性能分析方法论 73

3.3 Linux 60秒分析 77

3.4 BCC工具检查清单 84

3.5 小结 90

第4章 BCC91

4.1 BCC的组件 92

4.2 BCC的特性 92

4.3 安装BCC 94

4.4 BCC的工具 96

4.5 funccount 100

4.6 stackcount 105

4.7 trace 110

4.8 argdist 117

4.9 工具文档 121

4.10 开发BCC工具 126

4.11 BCC的内部实现 127

4.12 BCC的调试 128

4.13 小结 136

第5章 bpftrace137

5.1 bpftrace的组件 138

5.2 bpftrace的特性 139

5.3 bpftrace的安装 141

5.4 bpftrace工具 143

5.5 bpftrace单行程序 145

5.6 bpftrace的文档 146

5.7 bpftrace编程 146

5.8 bpftrace的帮助信息 155

5.9 bpftrace的探针类型 157

5.10 bpftrace的控制流 163

5.11 bpftrace的运算符 164

5.12 bpftrace的变量 165

5.13 bpftrace的函数 170

5.14 bpftrace映射表的操作函数 177

5.15 bpftrace的下一步工作 183

5.16 bpftrace的内部运作 185

5.17 bpftrace的调试 186

5.18 小结 190

第6章 CPU.191

6.1 背景知识 192

6.2 传统工具 197

6.3 BPF工具 210

6.4 BPF单行程序 251

6.5 可选练习 253

6.6 小结 254

第7章 内存.255

7.1 背景知识 256

7.2 传统工具 263

7.3 BPF工具 269

7.4 BPF单行程序 288

7.5 可选练习 289

7.6 小结 290

第8章 文件系统291

8.1 背景知识 292

8.2 传统工具 296

8.3 BPF工具 302

8.4 BPF单行程序 353

8.5 可选练习 359

8.6 小结 360

第9章 磁盘I/O361

9.1 背景知识 362

9.2 传统工具 367

9.3 BPF工具 372

9.4 BPF单行程序 406

9.5 可选练习 409

9.6 小结 410

第10章 网络411

10.1 背景知识 412

10.2 传统工具 422

10.3 BPF工具 433

10.4 BPF单行程序 507

10.5 可选练习 513

10.6 小结 515

第11章 安全516

11.1 背景知识 516

11.2 BPF工具 523

11.3 BPF单行程序 542

11.4 小结 544

第12章 编程语言.545

12.1 背景知识 545

12.2 C 551

12.3 Java 560

12.4 bash shell 601

12.5 其他语言 614

12.6 小结 619

第13章 应用程序.620

13.1 背景知识 621

13.2 BPF工具 625

13.3 BPF单行程序 662

13.4 BPF单行程序示范 664

13.5 小结 664

第14章 内核665

14.1 背景知识 666

14.2 分析策略 669

14.3 传统工具 670

14.4 BPF工具 675

14.5 BPF单行程序 697

14.6 BPF单行程序示范 699

14.7 挑战 700

14.8 小结 700

第15章 容器701

15.1 背景知识 701

15.1.1 BPF 的分析能力 703

15.1.2 挑战 703

15.1.3 分析策略 706

15.2 传统工具 706

15.2.1 从主机上分析 706

15.2.2 在容器内分析 707

15.2.3 systemd-cgtop 707

15.2.4 kubectl top 708

15.2.5 docker stats 708

15.2.6 /sys/fs/cgroups 709

15.2.7 perf 709

15.3 BPF工具 710

15.4 BPF单行程序 717

15.5 可选练习 717

15.6 小结 718

第16章 虚拟机管理器719

16.1 背景知识 719

16.2 传统工具 722

16.3 访客系统的BPF工具 723

16.4 宿主机BPF工具 732

16.5 小结 737

第17章 其他BPF性能工具738

17.1 Vector和Performance Co-Pilot（PCP） 738

17.2 Grafana和Performance Co-Pilot 747

17.3 Cloudflare eBPF Prometheus Exporter（配合Grafana） 750

17.4 kubectl-trace 752

17.5 其他工具 755

17.6 小结 755

第18章 建议、技巧和常见问题. 756

18.1 典型事件的频率和额外开销 756

18.2 以49Hz或99Hz为采样频率 760

18.3 黄猪和灰鼠 760

18.4 开发目标软件 762

18.5 学习系统调用 763

18.6 保持简单 764

18.7 事件缺失 764

18.8 调用栈缺失 766

18.9 打印时符号缺失（函数名称） 767

18.10 跟踪时函数缺失 768

18.11 反馈回路 769

18.12 被丢掉的事件 769

附录A bpftrace单行程序770

附录B bpftrace备忘单775

附录C BCC工具的开发778

附录D C.BPF. 793

附录E BPF指令812


展开全部

BPF之巅:洞悉Linux系统和应用性能 作者简介

Brendan Gregg（布兰登.格雷格） Netflix 高级性能工程师 Brendan Gregg 是 BPF（eBPF）的主要贡献者，他帮助开发和维护了两个主要的 BPF 前端框架，开创了 BPF 用于可观测性的先河，并创建了数十种基于 BPF 的性能分析工具。他编著的畅销书有《性能之巅：洞悉系统、企业与云计算》。 译者介绍 孙宇聪：现任 Facebook 运维工程师经理，曾在谷歌工作多年，任谷歌高级SRE（Senior Site Reliblity Engineer），Coding.net 前技术负责人，译有《SRE：Google运维解密》《架构整洁之道》等经典畅销技术图书。 吕宏利，资深SRE，现任职于谷歌基础架构部。之前曾负责谷歌搜索广告和内容广告系统运维工作，有多年分布式系统研发与运维经验。对运维工具平台建设、监控、应用性能跟踪及分析、数据化运维等方面有深入的研究。 刘晓舟，毕业于北京大学计算机系，现供职于字节跳动公司系统部，任系统架构师。他在字节跳动主持构建了基于 eBPF 的大规模性能分析和网络监控诊断平台，闲暇时间也在相关开源社区提交代码。在加入字节跳动之前，他有 10 年国家部委电子政务和大数据研究经历。

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