fix(starry): support eBPF ringbuf mmap on LoongArch DMW

[Godones]

• update Starry eBPF integration for kbpf-basic 0.6 and kprobe 0.6 APIs
• add BPF map fd mmap support for non-contiguous ringbuf page lists
• support borrowed shared physical pages for device mmap backends
• move LoongArch kernel page-table-backed aspace out of the DMW direct-map range
• skip redundant DMW direct-map PTE insertion and allocate page-table-backed iomap aliases when needed
• add a shared kernel text patching helper and route kprobe through it
• handle LoongArch DMW kernel text patching without requiring PTE lookup/protect
• add clone syscall tracepoint coverage and adjust kprobe/uprobe manager usage
• document LoongArch DMW versus kernel page-table address-space rules

[Godones]

@ZR233 该PR与 PR #1192 相关，只包含了kernel部分的修改。请在该PR合并后再检查用户态eBPF程序的执行情况。

[Copilot]

Pull request overview

Note

Copilot was unable to run its full agentic suite in this review.

Updates kernel virtual memory and probe/eBPF plumbing to support LoongArch64 DMW direct-map behavior and page-list-based device mmaps (e.g., BPF ringbuf), alongside kprobe/kbpf dependency upgrades.

Changes:

• Adjust LoongArch64 kernel aspace configuration and mapping logic to avoid DMW aliasing with page-table-backed VAs.
• Add DeviceMmap::PhysicalPages + borrowed shared-page backend support for non-contiguous physical page mappings.
• Refactor kprobe/uprobe manager ownership/locking, add clone syscall tracepoint, and bump kprobe/kbpf-basic versions.

Reviewed changes

Copilot reviewed 22 out of 23 changed files in this pull request and generated 7 comments.

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File	Description
scripts/axbuild/scripts/starry-kallsyms.sh	Switches kallsyms padding to truncate for fixed-size output.
platforms/ax-plat-loongarch64-qemu-virt/axconfig.toml	Moves kernel aspace out of LoongArch64 DMW window.
os/arceos/modules/axmm/src/lib.rs	Skips mapping direct-map ranges outside kernel aspace; improves iomap for DMW platforms.
os/StarryOS/kernel/src/uprobe/mod.rs	Updates uprobe registration/handling to use new manager type.
os/StarryOS/kernel/src/task/mod.rs	Changes per-process uprobe manager storage from Mutex to direct value.
os/StarryOS/kernel/src/syscall/task/clone.rs	Adds sys_clone tracepoint event and emits it.
os/StarryOS/kernel/src/syscall/mm/mmap.rs	Adds mmap handling for DeviceMmap::PhysicalPages.
os/StarryOS/kernel/src/pseudofs/sysfs.rs	Tweaks sysfs CPU range string formatting.
os/StarryOS/kernel/src/pseudofs/device.rs	Extends DeviceMmap to support explicit physical page lists.
os/StarryOS/kernel/src/perf/kprobe.rs	Adjusts callback ownership model to Arc.
os/StarryOS/kernel/src/mm/aspace/backend/shared.rs	Adds “borrowed pages” mode to SharedPages with ownership tracking.
os/StarryOS/kernel/src/mm/aspace/backend/mod.rs	Renames/clarifies frame alloc/free helpers and docs.
os/StarryOS/kernel/src/mm/access.rs	Introduces patch_kernel_text for safe text patching (incl. LoongArch64 DMW).
os/StarryOS/kernel/src/kprobe.rs	Refactors global kprobe manager/list, retprobe instance storage, and selftest gating.
os/StarryOS/kernel/src/entry.rs	Switches from unconditional selftest to kprobe_test feature-gated test.
os/StarryOS/kernel/src/ebpf/transform.rs	Updates kbpf auxiliary ops API usage; adds vunmap with page counts.
os/StarryOS/kernel/src/ebpf/prog.rs	Updates ebpf preprocessor invocation for new generics.
os/StarryOS/kernel/src/ebpf/mod.rs	Wires KernelRawMutex into kbpf map ops calls.
os/StarryOS/kernel/src/ebpf/map.rs	Reworks unified map locking model; implements device_mmap for BPF maps.
os/StarryOS/kernel/Cargo.toml	Adds kprobe_test feature; bumps kprobe and kbpf-basic.
os/StarryOS/docs/loongarch64-dmw-kernel-aspace.md	Documents DMW vs page-table-backed aspace requirements and rationale.
Cargo.toml	Disables release LTO at the workspace level.

Comments suppressed due to low confidence (2)

os/StarryOS/kernel/src/kprobe.rs:1

• This removes the previous uprobe fallback path (user-planted breakpoints) and now returns false whenever the breakpoint isn’t a kernel kprobe. If the trap dispatch still relies on handle_breakpoint to also cover uprobes, user-space uprobes will stop working. Restore dispatch to crate::uprobe::break_uprobe_handler(tf) when kernel kprobe handling returns None, or move that uprobe dispatch to the trap handler and keep handle_breakpoint strictly ‘kernel only’ (but then update callers accordingly).

//! Kernel probe (kprobe) subsystem for StarryOS.

os/StarryOS/kernel/src/kprobe.rs:1

• Using try_lock().unwrap() can panic under contention. Since this is a spin lock (SpinNoIrq), it’s typically safe to use a blocking lock() here (especially for non-exception-context operations like probe registration) and avoid turning transient contention into a kernel panic. If you intentionally want a non-blocking path, return an error (or Option<R>) instead of unwrapping.

//! Kernel probe (kprobe) subsystem for StarryOS.

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[mai-team-app]

评审总结

本 PR 对 StarryOS 内核进行了以下改动：

1. eBPF/kprobe 依赖升级：kbpf-basic 0.5.7 → 0.6.0，kprobe 0.5.5 → 0.6.0，API 适配（泛型 MapLock 参数、vunmap 替换 unmap、RetprobeInstance 路径变更等）
2. BPF ringbuf mmap 支持：新增 DeviceMmap::PhysicalPages 变体，支持非连续物理页列表的 mmap；新增 BpfMap::device_mmap 实现
3. LoongArch64 DMW 内核地址空间：将内核页表地址空间移出 DMW 直接映射范围，跳过 DMW 区域 PTE 插入，为 iomap 分配独立页表映射
4. 内核文本补丁重构：抽取 patch_kernel_text 通用函数，支持 LoongArch64 DMW 直接补丁路径（无需 PTE 查找/保护）
5. kprobe 管理器重构：全局管理器改为 static 直接值（不再用 Option），KprobeManager::new() 初始化
6. kprobe selftest 改造：旧的 run_selftest() 替换为 feature-gated kprobe_test()，支持 kprobe/kretprobe 双探针测试
7. clone tracepoint：新增 sys_clone tracepoint 事件
8. kretprobe 实例存储：支持当 current 为 None 时回退到静态 Vec 存储

重复/重叠分析

• PR #1192（同一作者）："Modernize eBPF apps and add rawtp/upb2 demos" — 用户态 eBPF 应用侧改动。本 PR 是内核侧配套改动，两者互补，不冲突。作者在 PR 评论中也说明了这一点。
• 检查了 base 分支（origin/dev）的近期提交，未发现与本 PR 重复或冲突的实现。

CI 状态

CI workflow run #27261162563 总体结论为 failure，原因是 Run clippy / run_host 任务被取消（而非因代码问题失败）。所有其他实际执行的测试任务均通过（success=17, cancelled=1, skipped=若干互斥的 run_container 任务）。Run clippy 任务的 "Run command" 步骤被取消，可能是基础设施超时。

本地 cargo clippy --manifest-path os/StarryOS/kernel/Cargo.toml --all-features -- -D warnings 通过，无警告。

本地验证

• cargo fmt --check ✓ 通过
• cargo clippy --manifest-path os/StarryOS/kernel/Cargo.toml --all-features -- -D warnings ✓ 通过
• cargo clippy --manifest-path os/arceos/modules/axmm/Cargo.toml --all-features -- -D warnings ✓ 通过

前人评审意见

Copilot bot 的评审指出了两个问题：

1. handle_breakpoint 移除 uprobe 回退路径 — 该问题仍然存在且为阻塞性问题（见下方内联评论）
2. try_lock().unwrap() 可能 panic — 对于 SpinNoIrq 而言理论上安全，但不够优雅

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阻塞性问题

uprobe 断点/单步分发路径被移除

handle_breakpoint 和 handle_debug 原来在非内核 kprobe 的情况下会回退到 crate::uprobe::break_uprobe_handler / crate::uprobe::debug_uprobe_handler，现在直接返回 false。uprobe/mod.rs 中的这两个 handler 函数仍然存在且被 pub 导出，但不再被任何 trap 路径调用。

这意味着用户态 uprobe 功能将完全失效。请恢复 uprobe 分发路径，或将 uprobe handler 注册为独立的 trap handler。

工作空间级 LTO 变更未说明

Cargo.toml 中将 lto = true 改为 lto = false。这是一个影响整个工作空间的构建配置变更，会改变所有 crate 的二进制大小和链接时优化行为。PR 描述和提交信息中均未提及此变更的原因。请说明为何需要此变更，或者如果这是意外修改请恢复。

Powered by deepseek-v4-pro

[ZR233]

复核了当前 head c113ec3，重点看了 BPF map mmap、DeviceMmap::PhysicalPages/SharedPages::borrowed、LoongArch DMW kernel aspace/iomap、kprobe/uprobe trap 路径。uprobe 断点/单步目前在 task/user.rs 的用户态 trap 路径中仍会分发，因此我没有把 kernel trap fallback 移除作为阻塞项。

重叠检查：#1192 主要是用户态 eBPF app；#1140/#1141/#1142/#1163 是 eBPF JIT/测试相关，未发现与本 PR 的 ringbuf mmap/LoongArch DMW 内核实现重复或冲突。

CI 检查：Starry x86_64 qemu 和 Run clippy 都是在构建过程中被取消，没有看到 Rust 编译错误或测试失败诊断；Axvisor board 失败在 U-Boot setenv autoload yes 连续超时，更像 self-hosted board/基础设施问题。

本地验证：git diff --check origin/dev...HEAD 通过；cargo xtask clippy --package starry-kernel 14/14 checks 通过。

但下面两个问题需要在合入前处理。

[Godones]

复核了当前 head c113ec3，重点看了 BPF map mmap、DeviceMmap::PhysicalPages/SharedPages::borrowed、LoongArch DMW kernel aspace/iomap、kprobe/uprobe trap 路径。uprobe 断点/单步目前在 task/user.rs 的用户态 trap 路径中仍会分发，因此我没有把 kernel trap fallback 移除作为阻塞项。

重叠检查：#1192 主要是用户态 eBPF app；#1140/#1141/#1142/#1163 是 eBPF JIT/测试相关，未发现与本 PR 的 ringbuf mmap/LoongArch DMW 内核实现重复或冲突。

CI 检查：Starry x86_64 qemu 和 Run clippy 都是在构建过程中被取消，没有看到 Rust 编译错误或测试失败诊断；Axvisor board 失败在 U-Boot setenv autoload yes 连续超时，更像 self-hosted board/基础设施问题。

本地验证：git diff --check origin/dev...HEAD 通过；cargo xtask clippy --package starry-kernel 14/14 checks 通过。

但下面两个问题需要在合入前处理。

我已经修复这些问题

[mai-team-app]

复核总结

对 PR #1208 当前 head (c213e11) 进行复核，确认前一版本（c113ec3）中的两个阻塞性问题已在最新 commit 中解决。

之前阻塞性问题的修复情况

1. ✅ BPF map mmap retainer 缺失（ZR233 指出）：最新 commit fix(starry-ebpf): pin BPF map pages across mmap lifetime 已将 BpfMap::unified_map 包装为 Arc<UnifiedMap<KernelRawMutex>>，并在 device_mmap() 中传递 Some(retain)，确保 VMA 存活期间 map 底层页不被释放。

2. ✅ 工作空间级 LTO 关闭（ZR233 及 mai-team 指出）：Cargo.toml 中的 lto = true 已恢复。

3. ✅ uprobe 断点/单步分发路径（mai-team 指出）：复核确认 uprobe 分发现由 task/user.rs 中的用户态 trap 路径处理，不再依赖 kprobe kernel trap handler 的 fallback。ZR233 前次复核已确认此路径正确，我不将其作为阻塞项。

本地验证

• cargo fmt --check ✓ 通过
• cargo clippy --manifest-path os/StarryOS/kernel/Cargo.toml --all-features -- -D warnings ✓ 通过
• cargo clippy --manifest-path os/arceos/modules/axmm/Cargo.toml --all-features -- -D warnings ✓ 通过

CI 状态

当前 head 的 CI run #27275210408 正在执行中（Check formatting/run_host 和 Run sync-lint/run_container in_progress），其余互斥 job 为正常 skipped。Detect changed paths 和 Cancel stale CI runs 已成功。

crates.io patch 检查

工作空间中未发现 [patch.crates-io]。kbpf-basic 0.6.0 通过 crates.io 正常解析其依赖 ax-errno 0.6.0，与本地 workspace components/axerrno 隔离，符合规范。

非阻塞性观察

• with_manager_and_list 中使用 try_lock().unwrap()；在注册路径（非异常上下文）中该锁不会被竞争，实际安全。建议未来可考虑返回 Option<R> 或使用可阻塞的 lock()。

重复/重叠分析

• PR #1192（同一作者）为用户态 eBPF app 侧改动，本 PR 为内核侧配套改动，互补不冲突。
• 检查了 base 分支及 #1140/#1141/#1142/#1163 等 eBPF 相关 PR，未发现重复或冲突实现。

结论

所有之前的阻塞性问题已修复，代码质量良好，本地验证通过。APPROVE。

Powered by deepseek-v4-pro

[ZR233]

复核当前 head c213e11addc769dc2cc2407e715cc41c368d02b9。

上一轮 request changes 的两个阻塞点已经解决：

1. BpfMap 现在把 UnifiedMap<KernelRawMutex> 放进 Arc，device_mmap() 返回 DeviceMmap::PhysicalPages(phy_addrs, Some(retain))，VMA 持有 borrowed ringbuf pages 时会 pin 住 map backing。
2. workspace Cargo.toml 的 release lto = true 已恢复，当前最终 diff 不再包含这个无关的全局构建策略改动。

本轮检查：review threads 已解析/过期；git diff --check origin/dev...HEAD 通过；未发现 [patch.crates-io]；cargo xtask clippy --package starry-kernel 本地 14/14 checks 通过。current-head CI 已有 formatting、sync-lint、std、Starry aarch64/loongarch64 QEMU、ArceOS/Axvisor 多项成功；截至本次提交 review 时，Starry x86_64/riscv64 QEMU container jobs 仍在运行中但尚无失败。

未发现新的阻塞问题，批准。