２０４８作ってみた

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1. Akatsuki サーバサイドエンジニア 柴原 2048作ってみた
2. 1/5 ⾃⼰紹介 • 名前：柴原 • 職種： 20新卒サーバエンジニア • 趣味：アイマス，コーヒー • 年齢：25歳(調査平均約34歳) • ブーム：お酒を飲みながら 友⼈とアイマスライブBD観戦
3. 2/5 ２ ４ ４ ８ ２ １６ ３２ ２ ２ １６ 2048って？ • 4×4のマス • 数字のタイル • 同じ数字同⼠が重なると ⾜し算される
4. 2/5 ２ ４ ４ ８ ２ １６ ３２ ２ ２ １６ 2048って？ • 4×4のマス • 数字のタイル • 同じ数字同⼠が重なると ⾜し算される
5. ２ ４ ４ ８ ２ １６ ３２ ４ １６ 2/5 2048って？ • 4×4のマス • 数字のタイル • 同じ数字同⼠が重なると ⾜し算される 2+ 2 = 4
6. 2/5 ２ ４ ４ ８ ２ １６ ３２ ４ 2048 2048って？ • 4×4のマス • 数字のタイル • 同じ数字同⼠が重なると ⾜し算される • ⾜し算を繰り返し 2048を作る
7. ということで 3/5
8. 4/5 作りました！
9. 終わり 5/5
10. 6/18 ここで終わる 訳はない
11. キーワードは 「bpftrace」 7/18
12. キーワードは 「bpftrace」 7/18 このbpftraceで 2048を作成しました
13. キーワードは 「bpftrace」 7/18
14. 8/18 BPFとは • BPF = Berkeley Packet Filter • UNIXでパケットキャプチャ・フィルタリング を効率的にするために開発されたソフトウェア • Linux kernelにも移植されてます
15. 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 ユーザ空間 カーネル空間
16. 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 コンパイル ユーザ空間 カーネル空間
17. 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 bpfシステムコール を利⽤してカーネル にロード ユーザ空間 カーネル空間
18. 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 ・無限ループがないこと ・未初期化のレジスタを利⽤しないこと など安全性を検証している 検証器でプログラム の安全性を確認して ロード完了 ユーザ空間 カーネル空間
19. 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 BPFプログラムとやりとりが必要な場合， BPFマップを作成し，BPFマップにアク セ スしてデータを読み書きして保存 ユーザ空間 カーネル空間
20. 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 必要な場合はユーザ空間で取得 ユーザ空間 カーネル空間
21. 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 BPFプログラムをこれらのイベン トソースを使ってアタッチする ユーザ空間 カーネル空間
22. 検証器 (Verifier) BPF sockets tracepoints kprobes uprobes BPF map 9/18 BPFプ ログラム バイト コード bpf(2) ユーザ プログラム read(2) bpfの全体像 イベントが発⽣すると，BPFプログ ラムが呼び出され，処理を実⾏する ユーザ空間 カーネル空間
23. 10/18 ではbpftraceとは • BPFを利⽤したトレーシングツール • トレーシング処理を専⽤の⾔語で記述 • 主要トレーシング機能をサポート • カーネルトレーシング • tracepoints, kprobes, kfuncs, perf event • ユーザプログラムトレーシング • uprobes, Userland Statically Defined Tracing
24. 11/18 Bpftraceの⽤途 • Linuxカーネル内で何か問題起きた時 解析に有⽤で強⼒なデバッグツール • printfデバッグ的に使ったり • データを処理するコードを組み込んで， 統計を取るなど⾼度な分析が可能
25. 12/18 bpftrace2048 • ゲーム操作の⼊⼒
26. 12/18 bpftrace2048 • ゲーム操作の⼊⼒ • 盤⾯の表⽰
27. 12/18 bpftrace2048 • ゲーム操作の⼊⼒ • 盤⾯の表⽰ • 盤⾯の値
28. 13/18 ゲーム操作の⼊⼒ • キーボードドライバのイベント関数(kbd_event) • 本体に接続されたPS/2やUSBキーボード でないと動作しない
29. 13/18 ゲーム操作の⼊⼒ • キーボードドライバのイベント関数(kbd_event) • 本体に接続されたPS/2やUSBキーボード でないと動作しない ssh環境でも動作させるために • kprobes(カーネル空間の動的トレース)を使って pty_write関数(擬似端末への書き込み) にフックして⼊⼒を受け付けるようにした
30. 14/18 盤⾯の表⽰ • 操作がされると盤⾯の状態が変わるため 変わる度に盤⾯を表⽰しなおす必要がある
31. 14/18 盤⾯の表⽰ • 操作がされると盤⾯の状態が変わるため 変わる度に盤⾯を表⽰しなおす必要がある • perf(Linuxの性能解析ツール)のcpu clockの software eventにプログラムをアタッチし， ⼀定間隔で再描画している
32. 15/18 盤⾯の値 • 毎回呼び出すためBPF mapに盤⾯の値を保存 • 再描画される時にBPFプログラム側から perf_event_outputでメッセージを出⼒ • メッセージを受け取ったbpftaraceプログラムが ANSIエスケープシーケンス を利⽤して描画
33. 16/18 デモ • 実際にお⾒せしよう！
34. 17/18 実装についての感想(⾟い点) • 関数に分割できないの⾟すぎ • ループ回数の決まってないループは書けないの で⼯夫が必要になる • また，LOGのサイズをオーバーするためビルド しなおしたりする必要が出てくる
35. 18/18 まとめ • 今回はカーネルで動作する2048を作ってみた • 制約はあるが，カーネルで動作するゲームは作 る事ができる • 他にも，遊び要素を含むものを作る事ができる (wi-fi強度を⽤いた楽器をbpftraceで作った⼈も いる) • bpftraceの正しい使い⽅ではないので注意 ご清聴ありがとうございました