Linux 5.12 커널은 메모리 작업 시 오류를 감지하기 위해 KFence 하위 시스템을 채택했습니다.

개발 중인 Linux 커널 5.12에는 메모리 처리, 버퍼 오버런 잡기, 해제 후 메모리 액세스 및 유사한 클래스의 기타 오류를 검사하는 KFence(Kernel Electric Fence) 메커니즘의 구현이 포함되어 있습니다.

비슷한 기능이 KASAN 빌드 옵션(커널 주소 새니타이저, 최신 gcc 및 clang에서 Address Sanitizer 사용)의 형태로 이미 커널에 존재했지만 주로 디버깅용으로 배치되었습니다. KFence 하위 시스템은 작동 속도가 빠르다는 점에서 KASAN과 다르므로 작업 시스템의 코어에서도 이 기능을 사용할 수 있습니다.

프로덕션 시스템에 애플리케이션을 적용하면 테스트 실행에는 나타나지 않고 워크로드 또는 장기 작업(가동 시간이 긴) 중에만 나타나는 메모리 오류를 포착할 수 있습니다. 또한, 프로덕션 시스템에서 KFence를 사용하면 메모리가 있는 커널의 작동을 확인하는 데 관련된 시스템의 수를 크게 늘릴 수 있습니다.

KFence는 고정된 간격으로 가드 페이지를 힙에 삽입하여 로드와 무관한 오버헤드를 최소화합니다. 다음 보호 간격이 만료된 후 KFence는 표준 메모리 할당 시스템(SLAB 또는 SLUB 할당자)을 통해 KFence 개체 풀에서 다음 보호 페이지를 추가하고 새로운 시간 카운터 보고를 시작합니다. 각 KFence 객체는 별도의 메모리 페이지에 위치하며 왼쪽 및 오른쪽 경계에 있는 메모리 페이지는 가드 페이지를 형성하며 크기는 무작위로 선택됩니다.

따라서 개체가 있는 페이지는 액세스 시 "페이지 폴트"를 생성하도록 구성된 보호 페이지에 의해 서로 분리됩니다. 객체 페이지 내부의 경계를 벗어난 쓰기를 감지하기 위해 패턴 기반의 "빨간색 영역"이 추가로 사용됩니다. 이 영역은 객체에서 사용하지 않는 메모리를 점유하고 메모리 페이지 크기가 정렬될 때 남아 있습니다. —+————+————+————+————+————+— | xxxxxxxxx | 오: | xxxxxxxxx | :오 | xxxxxxxxx | | xxxxxxxxx | ㄴ: | xxxxxxxxx | :B | xxxxxxxxx | | x 가드 x | J : 레드- | x 가드 x | 레드- : J | x 가드 x | | xxxxxxxxx | E: 구역 | xxxxxxxxx | 구역: E | xxxxxxxxx | | xxxxxxxxx | 씨: | xxxxxxxxx | :C | xxxxxxxxx | | xxxxxxxxx | 티: | xxxxxxxxx | : 티 | xxxxxxxxx | —+————+————+————+————+————+—

버퍼 경계 외부 영역에 접근하려는 시도가 발생하면 작업이 보호 페이지에 영향을 미치고 이로 인해 KFence를 가로채고 감지된 문제에 대한 정보를 기록하는 "페이지 폴트"가 생성됩니다. 기본적으로 KFence는 오류를 차단하지 않고 로그에 경고만 표시하지만, 오류가 감지되면 커널을 패닉 상태로 만들 수 있는 “panic_on_warn” 설정이 있습니다.

출처 : opennet.ru