Linuxi kernelisse 5.12 on lisatud KFence alamsüsteem mälu vigu tuvastamiseks

Arenduses oleva Linuxi kerneli 5.12 koosseisu on lisatud KFence’i (Kernel Electric Fence) mehhanismi teostus, mis kontrollib mälukasutust, tuvastades puhvri piiridest väljumise, juba vabastatud mälule pöördumise ja muud sama klassi vead.

Sarnane funktsionaalsus oli kernelis juba olemas KASANi (kernel address sanitizer, kasutab tänapäevastes gcc ja clang kompilaatorites Address Sanitizerit) koostevalikuna, kuid see oli mõeldud peamiselt silumiseks. KFence erineb KASANist suure jõudluse poolest, mis võimaldab seda kasutada ka töökoormusega süsteemide kernelites.

Kasutamine töösüsteemides võimaldab tuvastada mälukasutuse vigu, mis ei avaldu testkäivitustes ja ilmnevad alles reaalse töökoormuse all või pika tööaja korral (suure uptime’i puhul). Lisaks võimaldab KFence’i kasutamine töösüsteemides märkimisväärselt suurendada nende masinate arvu, mis on kaasatud kerneli mälutöö kontrollimisse.

KFence saavutab minimaalse koormusest sõltumatu lisakulu tänu sellele, et hunnikusse lisatakse kindlate ajavahemike järel kaitselehed (guard pages). Kui järgmine kaitseintervall lõpeb, lisab KFence tavapärase mälueraldussüsteemi (SLAB või SLUB allocator) kaudu KFence’i objektide puulist järgmise kaitselehe ja alustab uue ajaloenduri arvestust. Iga KFence’i objekt paigutatakse eraldi mälulehele ning vasakul ja paremal piiril asuvad mälulehed toimivad kaitselehtedena (guard pages), mille suurus valitakse juhuslikult.

Seega on objektidega lehed üksteisest eraldatud kaitselehtedega, mis on seadistatud tekitama mis tahes pöördumise korral „page fault’i“. Puhvri piiridest väljapoole tehtavate kirjutusoperatsioonide tuvastamiseks kasutatakse objektilehtede sees täiendavalt mustripõhiseid „punaseid tsoone“, mis hõivavad mälu, mida objektid ei kasuta ja mis jääb alles mälulehtede suuruse joondamisel. —+————+————+————+————+————+— | xxxxxxxxx | O : | xxxxxxxxx | : O | xxxxxxxxx | | xxxxxxxxx | B : | xxxxxxxxx | : B | xxxxxxxxx | | x GUARD x | J : RED- | x GUARD x | RED- : J | x GUARD x | | xxxxxxxxx | E : ZONE | xxxxxxxxx | ZONE : E | xxxxxxxxx | | xxxxxxxxx | C : | xxxxxxxxx | : C | xxxxxxxxx | | xxxxxxxxx | T : | xxxxxxxxx | : T | xxxxxxxxx | —+————+————+————+————+————+—

Kui püütakse pöörduda puhvri piiridest väljapoole jäävasse alasse, tabab operatsioon kaitselehte, mille tulemusel tekib page fault. Selle püüab kinni KFence ja kirjutab logisse avastatud probleemi andmed. Vaikimisi KFence viga ei peata ja väljastab vaid hoiatuse logisse, kuid olemas on seadistus «panic_on_warn», mis võimaldab vea tuvastamisel viia tuuma paanikaolekusse (panic).

Allikas: opennet.ru