I Linux-kärnan 5.12 har subsystemet KFence accepterats för upptäckte minnesfel

I den utvecklade kärnan Linux 5.12 ingår en implementation av KFence (Kernel Electric Fence), som kontrollerar minnesanvändning genom att fånga överträdelser av buffertgränser, försök att få åtkomst till minne efter att det har frigjorts och andra liknande fel.

Liknande funktionalitet har redan funnits i kärnan som en KASAN (kernel address sanitizer) byggalternativ (använder Address Sanitizer i moderna gcc och clang) — men positionerades huvudsakligen för felsökningsändamål. KFence-subsystemet skiljer sig från KASAN genom hög hastighet, vilket möjliggör användning av denna funktion även på kärnor i produktionssystem.

Användning i produktionssystem ger möjlighet att fånga minnesfel som inte uppträder under testkörningar och som bara dyker upp vid verkliga belastningar eller vid långvarig drift (vid hög uptime). Dessutom kommer implementeringen av KFence i produktionssystem att möjliggöra en betydande ökning av antalet maskiner som deltar i kontrollen av kärnans minneshantering.

Minimala overheadkostnader, oberoende av belastning, uppnås i KFence genom att införa skyddssidor (guard pages) i heapen med fasta intervaller. Efter att det aktuella skyddsintervallet har förflutit, lägger KFence till en ny skyddssida från KFence-objektpoolen genom det ordinarie minnesallokeringssystemet (SLAB eller SLUB-allocator) och börjar en ny tidsräkning. Varje KFence-objekt placeras på en separat minnessida, och minnessidorna vid den vänstra och högra gränsen bildar skyddssidor (guard pages) vars storlek väljs slumpmässigt.

Således separeras sidor med objekt från varandra av skyddssidor som är inställda att generera "page fault" vid varje åtkomst. För att identifiera skrivoperationer utanför buffertgränserna inom sidor med objekt används dessutom "röda zoner" baserade på mönster, som upptar minne som inte används av objekten, och som finns kvar vid justering av minnes sidstorlek. —+————+————+————+————+————+— | 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 | —+————+————+————+————+————+—

Vid ett försök att få åtkomst till ett område utanför buffertgränserna påverkas skyddssidan, vilket leder till generering av en "page fault", som fångas av KFence och loggar information om det identifierade problemet. Som standard blockerar inte KFence felet utan loggar endast en varning, men det finns en inställning "panic_on_warn" som gör att kärnan kan sättas i ett kraschtillstånd (panic) vid identifiering av ett fel.

Källa: opennet.ru