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Python 内核态 uprobe 对 Python 函数的挂载

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-02-15 15:53:02

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来源于php中文网

原创

不能。uprobe 是内核态机制,仅支持基于二进制符号或内存偏移挂载,而 python 函数是解释执行的,无固定地址和 elf 符号;实际可挂点仅为 cpython 的 c 层函数(如 _pyeval_evalframedefault),且需动态解析地址、适配版本差异、手动解析 python 对象结构。

python 内核态 uprobe 对 python 函数的挂载

uprobe 能不能直接挂 Python 函数名?

不能。内核态 uprobe 只能基于二进制符号或内存偏移挂载,而 Python 函数在运行时是解释执行的,PyFunctionObject 对象地址不固定,也没有 ELF 符号表条目可查。你写 uprobe -p /usr/bin/python3 my_module.my_func 会直接失败 —— my_module.my_func 根本不是可执行文件里的符号。

实际能挂的只有 CPython 解释器的 C 层入口

真正可挂的点集中在 CPython 的 C 函数上,比如 PyEval_EvalFrameEx(旧版)、_PyEval_EvalFrameDefault(3.7+)、PyCFunction_CallPyObject_Call。这些是 Python 字节码执行和函数调用的实际落点:

  • _PyEval_EvalFrameDefault 是最常用入口,每次字节码帧执行都会过这里,但开销大、噪音多
  • PyCFunction_Call 只捕获内置/扩展模块的 C 函数调用,不覆盖纯 Python 函数
  • 想精准命中某个 Python 函数,得先用 gdbpy-bt 确认它最终落入哪个 C 调用路径,再反推挂哪
  • 注意:3.11+ 引入了“快速调用协议”,PyObject_Call 可能被绕过,_PyObject_FastCall 成了新热点

挂载前必须解决符号解析和地址稳定性问题

CPython 可执行文件通常是 PIE(位置无关),每次启动基址都变,uprobe 需要动态计算真实地址。静态写死 -p /usr/bin/python3:0x123456 必然失效:

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  • readelf -s /usr/bin/python3 | grep _PyEval_EvalFrameDefault 查到的是 .text 段相对偏移,不是运行时地址
  • 得配合 /proc/PID/mapspython 进程的 text 段基址,再相加;或者用 bpftraceuretprobe 自动解析符号(依赖 debuginfo)
  • 没装 python3-dbgdebuginfo 包时,uprobe 只能靠偏移硬挂,一升级 Python 就断
  • 容器环境里,宿主机和容器内 /usr/bin/python3 路径可能不同,uprobe 路径必须匹配进程实际 argv[0]/proc/PID/exe

Python 层函数名只能在 probe 触发后动态提取

uprobe 本身不理解 Python 对象模型,所有“函数名”“参数值”都得在 eBPF 或用户态 handler 中手动解析:

立即学习Python免费学习笔记(深入)”;

  • _PyEval_EvalFrameDefault 的第一个参数(PyFrameObject*)开始,读 f_code->co_namef_code->co_filename 等字段
  • 字段偏移随 Python 版本剧烈变化:3.8 的 PyFrameObject 和 3.12 差 3 个字段,硬编码 offset 必崩
  • eBPF 里不能直接调用 Python C API,得用 bpf_probe_read_kernel 多层解引用,每层都要判空,否则 invalid mem access
  • 更稳妥的做法是用 libbpf + CO-RE,靠 vmlinux.h 类似机制生成适配结构体,但 Python 没官方 python.h BTF,得自己 dump 和转换

真正的难点从来不在挂不挂得上,而在挂上之后——怎么从一堆指针跳转里,在不 crash 内核、不拖慢业务的前提下,把那个你想要的 def foo(): 给捞出来。这一步没现成轮子,每个 Python 版本都得重新对齐结构体。

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