Introduction to BPF Performance Tools - Mars Cheng
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> 請從這裡開始
slides: https://docs.google.com/presentation/d/1vjtrc5u33x4Oir06sJLIKuNfRDZIfjNOd7Xr04IhJ7k/
## Who am I
* TLKH Study club
* interesting in BPF performance

## What is BPF
## extend BPF
- 2011 classic BPF JIT
- 2012 seccomp systemcall 對 file descriptor 限制的範圍
- 2013 eBPF merge 對設計簡單的 VM Instructions 做改善
- 2014 開 systemcall to user space
- 2015-2017 perf_event added
- can replace TCP 阻塞算法換 kernel module

> 專注在 performance 應用
> BPF 通常比其他有效率

- trace-cmd
trace-cmd -> kernel -> trace.dat
post-processing -> result
- bpf
bpf progs-> kernel -> reult1(caculated by step 2)

:::info
perffomance is the currency of computing
MIT 6.172
:::

> 較輕小 bpf 可以跑在 online 上

- bpf is programmable
- 一般讀希望在 produce 放 kernel 的程式
- vpf 提供 sub kernel 驗證程式

- Tools for BPF performance


> 寫起來跟 awk 類似

bpftrace -e "kretprobe:vfs_read{@bytes=hits(retval);}"

type:identifier1 讀多少 bytes 的次數

- 對 CPU Bound 程式分析：分析最常被呼叫的 Function
bpftrace -e 'profile:hz:49 /comm == "wc_nvive" / {@[ustack] = count();}'

### 舉例 1
- producer - Consumer Problem
- produce list of words from files
- update word frequency
- find the max frequency of some word
- Dessign Decisions
- size of buffer
- 太小會塞爆
- lock free 不容易設計
- 各開多少 thread ？

- Naive Producer-Consumer Solution

- 分析
- cpu 用了多少時間
- 或是 cpu 被 block 多少時間
- 
- 找 off cpu
- Off-CPU analysis
- 常見情形
- 主動 call system call
- 被中斷等等
- 偵測方法
- 傳統方法全部列出來
- bpf 直接看 kernel status
- tgid the thread ID of process
- 看他 block 的時間和被喚回的時間差
- Producer 的 wait 不真正影響時間
- consumer
- 何時 wait
- queue 空的時候？
- Use HeatMap to know
-

## 舉例2
- gzip 壓縮一個檔案
- 哪部分用了最多的 memory
- 找什麼時候觸發 page fault
- 累積越多次就是觸發越多的路徑
- 可以知道哪部分佔最多
- 有時候 malloc 最多的地方可能不是 pagefault 最多的地方
- memory leak
- 要了沒用
- malloc 被使用時去讀他的 stack trace
- 把要多少 bytes 累加起來
-

## How to use bpf
- really know your problem is
- USE CPU and OFF CPU analysis to have a bird's eye view
- 觀察 system call : clone 何時被執行
- Have basic knowledge of kernel and target SW
- USE uprobe/probe/USDT to realize behaviors of a function
- hist heatmap
- Browse the tools

##
- why bpf 做成 VM 跟有安全檢查的 kernel module 有啥不一樣
- 有 VM 的基本好處 sandbox 也可以直接對應到 machine code
- VM 通常是不能 load 不太會 crash
- Off cpu queue empty 改進方法
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