bpftool・とは？初心者でも分かる使い方と基礎解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

bpftoolとは？

bpftoolは、eBPFプログラムやマップといったデータ構造を操作するためのコマンドラインツールです。Linuxのカーネルが提供する機能を活用して、ネットワークの挙動を観察したり、プログラムの挙動を確認・管理したりします。

なぜbpftoolを学ぶのか

eBPFは現在、ネットワークのモニタリング、トレーシング、パフォーマンス測定など様々な場面で使われています。bpftoolを使えば、実際に稼働しているプログラムを観察でき、問題を見つけやすくなります。

基本的な概念

プログラムとマップという二つの要素が核心です。プログラムは動作する小さな処理、マップはデータを保管する場所です。bpftoolはこれらの情報を表示・編集・ロードする役割を果たします。

はじめての使い方

環境を整えたら、次のような基本操作から始めましょう。まず現在の状態を確認します。

基本操作の例

現在のプログラムを表示するには <span>bpftool prog show を実行します。現在のマップを表示するには bpftool map show を使います。

<th>目的

コマンド	説明
現在のプログラム表示	bpftool prog show	ロード済みのeBPFプログラムの一覧を表示します。
マップの表示	bpftool map show	BPFマップの内容と状態を表示します。
プログラムの詳細	bpftool prog show <id>	特定のプログラムの詳細情報を表示します。

注意点

bpftoolは強力な道具ですが、カーネルと対話するため、誤って設定を変更するとシステムに影響を与えることがあります。実機での操作はバックアップを取り、テスト環境で練習することをおすすめします。

まとめ

bpftoolはeBPFを扱う上で欠かせない基礎ツールです。この記事で紹介した基本操作を押さえておけば、ネットワークの挙動を観察したり、問題の原因を追跡したりする第一歩を踏み出せます。

bpftoolの同意語

bpftool: Linuxカーネルの eBPF/BPF オブジェクトを表示・操作する公式コマンドラインツール。
bpftoolコマンド: bpftoolを実行するためのコマンドライン入口。BPFオブジェクトの管理機能を提供する。
BPFツール: BPF関連の機能を提供するツールの総称。bpftoolはその中心的な例のひとつ。
eBPFデバッグツール: eBPFプログラムのデバッグを支援するツール全般を指す表現。bpftoolは代表的なツール。
BPFオブジェクト操作ツール: BPFオブジェクト（プログラム・マップ・リンクなど）を作成・検査・表示・削除する機能を持つツール。
BPF情報取得ツール: BPFプログラム・マップの情報やロード状況などを取得して表示するツール。
LinuxのBPFデバッグユーティリティ: Linux環境で動作する、BPFのデバッグを補助するユーティリティの集合を指す表現。
BPFプログラム管理ツール: BPFプログラムのロード・検証・管理を支援するツールの総称。
BPFマップ操作ツール: BPFマップの作成・更新・表示・削除を行う機能を持つツール。
カーネルBPFデバッグツール: カーネル内のBPF/ebpf動作を調査・デバッグするためのツール群の一部として用いられる表現。
BPF情報表示ツール: BPF関連の情報を整理して表示する機能を指す言い方。
bpftoolビューワー: BPFオブジェクトを閲覧・視認する役割を強調した表現。

bpftoolの対義語・反対語

GUIベースのツール: bpftoolはコマンドラインで細かな操作を直接行う低レベルツールです。対義語としてGUIベースのツールが挙げられ、視覚的な画面で設定や結果を操作・確認できます。
高レベル抽象化ツール: bpftoolは低レベルのBPFオブジェクトを直接操作します。高レベル抽象化ツールは、専門知識をそれほど要さずにBPF機能を扱えるように設計されています。
ノーコード/低コードのBPF管理ツール: bpftoolのようなコマンドを打つ必要がないノーコード/低コードの管理ツールは、設定を視覚的な入力で完結させる点が対極です。
IDE統合デバッグツール: エディタやIDEと統合されたデバッグツールは、コマンドラインの代わりに開発環境内での操作を提供します。
クラウド管理UI: ローカルのCLI bpftoolに対して、クラウド上のWeb UIで管理するアプローチです。
WebベースのBPF管理ツール: Webブラウザ上でBPFのデプロイ・監視を行えるツールを指します。
bpftrace: 高レベルのBPFトレース言語を用いるツールで、bpftoolの低レベル操作とは異なる目的・操作感を持つ対になる存在と見なせます。
DTrace: ダイナミックトレーシングの代表的なツールで、低レベルの直接操作よりも動的な観測に焦点を当てる点が対照的です。
SystemTap: Linuxのダイナミックトレーシングを提供するツールで、BPFの直接編集・管理を行うbpftoolとは異なる手法です。
Perf系ツール: 性能計測・分析を中心に据えたツール群で、BPFの作成・操作に特化したbpftoolとは用途が分かれます。
アプリケーションレベルのトレーサ/デバッガ: BPFの低レベル操作ではなく、アプリケーションの挙動を高レベルで追跡・検証するツールが対義的です。
ノーコード/低コード以外の運用ツール: 完全なコード不要・低コードでの運用を前提とするbpftoolとは違い、設定・運用を自動化するツール群の総称です。

bpftoolの共起語

BPF: Berkeley Packet Filterの略。カーネル内で動作する小さなプログラムを実行する仮想マシンの総称で、bpftoolはこれを検査・操作するツールです。
eBPF: 拡張BPFの略。従来のBPFを拡張した機能群で、より高度な処理・データ構造・安全性を提供します。
BPFマップ: BPFプログラムがデータを格納・共有するキーと値のデータ構造。高速な参照が特徴です。
BPFプログラム: BPFプログラム自体のこと。パケット処理、観測、トレースなど、カーネル内で実行されるコードです。
BPFオブジェクト: コンパイル後に生成され、カーネルへロードして実行されるBPFオブジェクトファイル。
XDP: eXpress Data Pathの略。高速なパケット処理を実現するBPFの代表的用途です。
tc: Traffic Controlの略。ネットワークの帯域・優先度を制御するフレームワークで、BPFプログラムをここへアタッチします。
libbpf: LIBBPFライブラリ。BPFオブジェクトの読み込み・検査・操作を支えるユーザー空間ライブラリ。
BTF: BPF Type Formatの略。データ型情報を提供するメタデータ形式で、デバッグやCO-REに役立ちます。
CO-RE: Compile Once, Run Everywhereの略。異なるカーネル間で同じバイナリを動かす設計思想・技術です。
Clang: C/C++のコンパイラ。BPFコードをコンパイルする際に用いられることが多いです。
LLVM: LLVMツールチェーン。BPFコードの生成・最適化を担います。
bpfシステムコール: bpf(2)系のシステムコール。オブジェクトの作成・ロード・マップ操作などを行う低レベルAPIです。
ピン留め: bpftoolでオブジェクトをファイルシステム上に保存して再利用可能にする機能です。
ELFセクション: ELFファイルのセクション名（例: .maps, .text など）を使ってBPFオブジェクトの構造を表します。
ハッシュマップ: マップの一種で、キーと値をハッシュで管理する高速なデータ構造です。
配列マップ: 固定長の配列としてデータを格納するマップのタイプです。
リングバッファ: リング状のキュー形式のマップ。イベントの連携・高頻度データの取り出しに適しています。
LPMトライ: Longest Prefix Matchを実現するデータ構造。ネットワークのルール照合などに使われます。
Kprobe: カーネル内の特定関数を追跡するトレースポイント。BPFプログラムを挿入する手段です。
TracePoint: Kprobeより軽量なカーネルトレースポイント。パフォーマンス影響を抑えつつ追跡します。
ダンプ: bpftoolのダンプ機能。プログラムの命令列や状態を表示・検査する機能です。

bpftoolの関連用語

bpftool: bpftoolはLinuxのeBPF関連情報を表示・操作するコマンドラインツールです。プログラムやマップのロード・検査・設定、機能の有無の確認などを行います。libbpf-toolsの一部として提供されます。
eBPF / BPF: 拡張Berkeley Packet Filterの略。カーネル内で安全に動作する小さなプログラム群で、ネットワーク処理だけでなくトレーシングや観測にも使われます。
BPFプログラム: カーネル内で実行される小さなプログラム。XDP、TC、トレースポイント、kprobes/uprobesなどのアタッチポイントに接続して機能を実現します。
BPFマップ: プログラムがデータを格納・参照するためのデータ構造。ハッシュマップ、配列、LPMトライ、リングバッファ、perf_event_arrayなどの種類があります。
主な BPFマップの種類: ハッシュマップ、配列マップ、per-CPU配列、LPM Trie、リングバッファ、perf_event_array など、用途に応じて使い分けます。
XDP: ネットワークパケットを高速に処理する用途のBPFプログラム。 NICの受信パスの早い段階で実行され、パケットを落としたり変更したりします。
TC-BPF: Traffic Control（ネットワーク帯域制御）上で動作するBPFプログラム。フィルタリングや帯域管理などに利用されます。
BPFヘルパー: BPFプログラムがカーネル内で利用できる補助関数群。データ取得、計算、カーネル情報の取得などをサポートします。
BTF (BPF Type Format): BPFの型情報を記述するフォーマット。bpftoolなどで型情報を表示・検証するのに用いられます。
BPFFS (BPFファイルシステム): BPFオブジェクトをファイルとして扱える仮想ファイルシステム。/sys/fs/bpf にマウントされ、オブジェクトの参照管理に使われます。
BPFオブジェクトファイル: ELF形式のバイナリで、BPFプログラムとマップの定義を格納します。bpftoolやlibbpfでロードして利用します。
BPF検証器: BPFプログラムを実行前に安全性を検証する仕組み。無限ループや不正なメモリアクセスを防ぎ、実行を保証します。
libbpf: BPFプログラムの読み込み・管理を支援するライブラリ。bpftoolをはじめとするツールが内部で利用します。
tracepoints / kprobes / uprobes: BPFプログラムを接続する主要なアタッチポイント。tracepointは固定のトレース点、kprobe/uprobesは動的に関数の入口や特定地点へ挿入します。
LPM Trie: Longest Prefix Matchを実現するマップの種類。IPアドレスの事前マッチングやルーティング・ACLなどで用いられます。
リングバッファ (ringbuf): 高頻度イベントのデータを効率的にユーザー空間へ渡すためのマップ。遅延なく大量データを取り出せます。
perf_event_array: パフォーマンスイベントを収集するためのマップ。外部ツールと連携してデータを読み出す用途に使われます。
アタッチポイント: BPFプログラムを実行させる対象箇所のこと。XDP、TC、tracepoints、kprobes/uprobes などが代表例です。