Vietnamese (machine translation)

• English
• Chinese (Simplified)
• Chinese (Traditional)

Lưu ý

Mục đích của file này là để độc giả tiếng Việt có thể đọc và hiểu tài liệu nhân kernel dễ dàng hơn, không phải để tạo ra một nhánh tài liệu riêng. Nếu bạn có bất kỳ nhận xét hoặc cập nhật nào cho file này, vui lòng thử cập nhật file tiếng Anh gốc trước. Nếu bạn thấy có sự khác biệt giữa bản dịch và bản gốc, hoặc có vấn đề về bản dịch, vui lòng gửi góp ý hoặc patch cho người dịch của file này, hoặc nhờ người bảo trì và người review tài liệu tiếng Việt giúp đỡ.

Bản gốc:

Kernel Address Sanitizer (KASAN)

Người dịch:

Google Translate (machine translation)

Phiên bản gốc:

8541d8f725c6

Cảnh báo

Tài liệu này được dịch tự động bằng máy và chưa được review bởi người dịch. Nội dung có thể không chính xác hoặc khó hiểu ở một số chỗ. Khi có sự khác biệt với bản gốc, bản gốc luôn là chuẩn. Bản dịch chất lượng cao (được review) được đặt trong thư mục vi_VN/.

Bộ khử trùng địa chỉ hạt nhân (KASAN)

Tổng quan

Kernel address Sanitizer (KASAN) là trình phát hiện lỗi an toàn bộ nhớ động được thiết kế để tìm ra các lỗi vượt quá giới hạn và lỗi sử dụng sau này.

KASAN có ba chế độ:

1. KASAN chung

2. KASAN dựa trên thẻ phần mềm

3. KASAN dựa trên thẻ phần cứng

KASAN chung, được kích hoạt cùng với CONFIG_KASAN_GENERIC, là chế độ dành cho gỡ lỗi, tương tự như không gian người dùng ASan. Chế độ này được hỗ trợ trên nhiều CPU kiến trúc, nhưng nó có hiệu năng đáng kể và chi phí bộ nhớ.

KASAN hoặc SW_TAGS KASAN dựa trên thẻ phần mềm, được bật với CONFIG_KASAN_SW_TAGS, có thể được sử dụng cho cả việc gỡ lỗi và thử nghiệm dogfood, tương tự như HWASan trong không gian người dùng. Chế độ này chỉ được hỗ trợ cho arm64, nhưng chi phí bộ nhớ vừa phải của nó cho phép sử dụng nó để thử nghiệm trên các thiết bị bị giới hạn bộ nhớ với khối lượng công việc thực tế.

KASAN hoặc HW_TAGS KASAN dựa trên thẻ phần cứng, được bật với CONFIG_KASAN_HW_TAGS, là chế độ được thiết kế để sử dụng làm trình phát hiện lỗi bộ nhớ tại chỗ hoặc như một giảm nhẹ an ninh. Chế độ này chỉ hoạt động trên CPU arm64 hỗ trợ MTE (Tiện ích mở rộng gắn thẻ bộ nhớ), nhưng nó có chi phí hoạt động và bộ nhớ thấp và do đó có thể được sử dụng trong sản xuất.

Để biết chi tiết về tác động của bộ nhớ và hiệu suất của từng chế độ KASAN, hãy xem phần mô tả về các tùy chọn Kconfig tương ứng.

Chế độ Chung và Dựa trên thẻ phần mềm thường được gọi là chế độ các chế độ phần mềm Chế độ dựa trên thẻ phần mềm và dựa trên thẻ phần cứng là được gọi là các chế độ dựa trên thẻ.

Ủng hộ

Kiến trúc

Generic KASAN được hỗ trợ trên x86_64, arm, arm64, powerpc, riscv, s390, xtensa, và loongarch, đồng thời các chế độ KASAN dựa trên thẻ chỉ được hỗ trợ trên arm64.

Trình biên dịch

Các chế độ KASAN của phần mềm sử dụng thiết bị đo thời gian biên dịch để chèn kiểm tra tính hợp lệ trước mỗi lần truy cập bộ nhớ và do đó yêu cầu một phiên bản trình biên dịch cung cấp hỗ trợ cho việc đó. Chế độ dựa trên thẻ phần cứng dựa vào phần cứng để thực hiện những kiểm tra này nhưng vẫn yêu cầu phiên bản trình biên dịch hỗ trợ bộ nhớ hướng dẫn gắn thẻ.

KASAN chung yêu cầu GCC phiên bản 8.3.0 trở lên hoặc bất kỳ phiên bản Clang nào được kernel hỗ trợ.

KASAN dựa trên thẻ phần mềm yêu cầu GCC 11+ hoặc bất kỳ phiên bản Clang nào được kernel hỗ trợ.

KASAN dựa trên thẻ phần cứng yêu cầu GCC 10+ hoặc Clang 12+.

Các loại bộ nhớ

Generic KASAN hỗ trợ tìm lỗi ở tất cả các loại deck, page_alloc, vmap, vmalloc, ngăn xếp và bộ nhớ toàn cục.

KASAN dựa trên thẻ phần mềm hỗ trợ bộ nhớ sàn, page_alloc, vmalloc và ngăn xếp.

KASAN dựa trên thẻ phần cứng hỗ trợ phiến, page_alloc và vmalloc không thể thực thi trí nhớ.

Cách sử dụng

Để bật KASAN, hãy định cấu hình kernel bằng:

CONFIG_KASAN=y

và chọn giữa ZZ0000ZZ (để bật KASAN chung), ZZ0001ZZ (để bật KASAN dựa trên thẻ phần mềm) và ZZ0002ZZ (để bật KASAN dựa trên thẻ phần cứng).

Đối với các chế độ phần mềm, hãy chọn giữa ZZ0000ZZ và ZZ0001ZZ. Dàn bài và nội tuyến là các loại công cụ biên dịch. Cái trước tạo ra một nhị phân nhỏ hơn trong khi cái sau nhanh hơn tới 2 lần.

Để đưa dấu vết phân bổ và ngăn xếp miễn phí của các đối tượng bản sàn bị ảnh hưởng vào báo cáo, kích hoạt ZZ0000ZZ. Để bao gồm dấu vết phân bổ và ngăn xếp miễn phí của bị ảnh hưởng các trang vật lý, bật ZZ0001ZZ và khởi động bằng ZZ0002ZZ.

Thông số khởi động

KASAN bị ảnh hưởng bởi tham số dòng lệnh ZZ0000ZZ chung. Khi được bật, KASAN sẽ xử lý kernel sau khi in báo cáo lỗi.

Theo mặc định, KASAN chỉ in báo cáo lỗi cho lần truy cập bộ nhớ không hợp lệ đầu tiên. Với ZZ0000ZZ, KASAN in báo cáo về mọi truy cập không hợp lệ. Cái này vô hiệu hóa ZZ0001ZZ một cách hiệu quả cho các báo cáo KASAN.

Ngoài ra, độc lập với ZZ0000ZZ, khởi động ZZ0001ZZ tham số có thể được sử dụng để kiểm soát hành vi hoảng loạn và báo cáo:

• ZZ0000ZZ, ZZ0001ZZ, hoặc ZZ0002ZZ kiểm soát xem chỉ in báo cáo KASAN, hoảng loạn hạt nhân hoặc hoảng sợ hạt nhân trên chỉ ghi không hợp lệ (mặc định: ZZ0003ZZ). Sự hoảng loạn xảy ra ngay cả khi ZZ0004ZZ được kích hoạt. Lưu ý rằng khi sử dụng chế độ không đồng bộ của KASAN dựa trên thẻ phần cứng, ZZ0005ZZ luôn hoảng loạn các truy cập được kiểm tra không đồng bộ (bao gồm cả các lần đọc).

Các chế độ KASAN dựa trên thẻ phần mềm và phần cứng (xem phần về các chế độ khác nhau các chế độ bên dưới) hỗ trợ thay đổi hành vi thu thập dấu vết ngăn xếp:

• ZZ0000ZZ hoặc ZZ0001ZZ vô hiệu hóa hoặc kích hoạt phân bổ và ngăn xếp miễn phí bộ sưu tập dấu vết (mặc định: ZZ0002ZZ).

• ZZ0003ZZ chỉ định số lượng mục trong vòng ngăn xếp (mặc định: ZZ0004ZZ).

Chế độ KASAN dựa trên thẻ phần cứng được thiết kế để sử dụng trong sản xuất như một biện pháp bảo mật giảm nhẹ. Vì vậy, nó hỗ trợ các tham số khởi động bổ sung cho phép vô hiệu hóa hoàn toàn KASAN hoặc kiểm soát các tính năng của nó:

• ZZ0000ZZ hoặc ZZ0001ZZ kiểm soát xem KASAN có được bật hay không (mặc định: ZZ0002ZZ).

• ZZ0000ZZ, ZZ0001ZZ hoặc ZZ0002ZZ kiểm soát xem KASAN được cấu hình ở chế độ đồng bộ, không đồng bộ hoặc không đối xứng của thực thi (mặc định: ZZ0003ZZ). Chế độ đồng bộ: truy cập xấu được phát hiện ngay lập tức khi thẻ kiểm tra lỗi xảy ra. Chế độ không đồng bộ: phát hiện truy cập xấu bị trì hoãn. Khi kiểm tra thẻ xảy ra lỗi, thông tin được lưu trữ trong phần cứng (trong TFSR_EL1 đăng ký arm64). Kernel kiểm tra định kỳ phần cứng và chỉ báo cáo lỗi gắn thẻ trong quá trình kiểm tra này. Chế độ bất đối xứng: truy cập xấu được phát hiện đồng bộ trên các lần đọc và không đồng bộ khi ghi.

• ZZ0000ZZ hoặc ZZ0001ZZ kiểm soát xem KASAN kiểm tra chỉ truy cập ghi (lưu trữ) hoặc tất cả các truy cập (mặc định: ZZ0002ZZ).

• ZZ0000ZZ hoặc ZZ0001ZZ vô hiệu hóa hoặc cho phép gắn thẻ vmalloc phân bổ (mặc định: ZZ0002ZZ).

• ZZ0000ZZ chỉ tạo thẻ KASAN mỗi Phân bổ page_alloc thứ n với thứ tự bằng hoặc lớn hơn ZZ0001ZZ, trong đó N là giá trị của ZZ0002ZZ tham số (mặc định: ZZ0003ZZ hoặc gắn thẻ cho mỗi phân bổ như vậy). Tham số này nhằm mục đích giảm thiểu chi phí hiệu suất được đưa ra bởi KASAN. Lưu ý rằng việc bật tham số này sẽ khiến KASAN dựa trên thẻ phần cứng bỏ qua việc kiểm tra phân bổ được chọn bằng cách lấy mẫu và do đó bỏ lỡ quyền truy cập không hợp lệ vào các phân bổ này phân bổ. Sử dụng giá trị mặc định để phát hiện lỗi chính xác.

• ZZ0000ZZ chỉ định mức tối thiểu thứ tự phân bổ bị ảnh hưởng bởi việc lấy mẫu (mặc định: ZZ0001ZZ). Chỉ áp dụng khi ZZ0002ZZ được đặt thành giá trị lớn hơn hơn ZZ0003ZZ. Tham số này nhằm mục đích chỉ cho phép lấy mẫu page_alloc lớn phân bổ, đây là nguồn lớn nhất của chi phí hoạt động.

Báo cáo lỗi

Một báo cáo KASAN điển hình trông như thế này:

=======================================================================

BUG: KASAN: vượt quá giới hạn trong kmalloc_oob_right+0xa8/0xbc [kasan_test] Viết kích thước 1 tại addr ffff8801f44ec37b bằng tác vụ insmod/2760

CPU: 1 PID: 2760 Comm: insmod Không bị nhiễm độc 4.19.0-rc3+ #698

Tên phần cứng: QEMU PC tiêu chuẩn (i440FX + PIIX, 1996), BIOS 1.10.2-1 04/01/2014 Theo dõi cuộc gọi:

dump_stack+0x94/0xd8 print_address_description+0x73/0x280 kasan_report+0x144/0x187 __asan_report_store1_noabort+0x17/0x20 kmalloc_oob_right+0xa8/0xbc [kasan_test] kmalloc_tests_init+0x16/0x700 [kasan_test] do_one_initcall+0xa5/0x3ae do_init_module+0x1b6/0x547 tải_module+0x75df/0x8070 __do_sys_init_module+0x1c6/0x200 __x64_sys_init_module+0x6e/0xb0 do_syscall_64+0x9f/0x2c0 entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

RIP: 0033:0x7f96443109da RSP: 002b:00007ffcf0b51b08 EFLAGS: 00000202 ORIG_RAX: 000000000000000af RAX: ffffffffffffffda RBX: 000055dc3ee521a0 RCX: 00007f96443109da RDX: 00007f96445cff88 RSI: 0000000000057a50 RDI: 00007f9644992000 RBP: 000055dc3ee510b0 R08: 00000000000000003 R09: 0000000000000000 R10: 00007f964430cd0a R11: 0000000000000202 R12: 00007f96445cff88 R13: 000055dc3ee51090 R14: 00000000000000000 R15: 0000000000000000

Phân bổ theo nhiệm vụ 2760:

save_stack+0x43/0xd0 kasan_kmalloc+0xa7/0xd0 kmem_cache_alloc_trace+0xe1/0x1b0 kmalloc_oob_right+0x56/0xbc [kasan_test] kmalloc_tests_init+0x16/0x700 [kasan_test] do_one_initcall+0xa5/0x3ae do_init_module+0x1b6/0x547 tải_module+0x75df/0x8070 __do_sys_init_module+0x1c6/0x200 __x64_sys_init_module+0x6e/0xb0 do_syscall_64+0x9f/0x2c0 entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9

Được giải phóng bởi nhiệm vụ 815:

save_stack+0x43/0xd0 __kasan_slab_free+0x135/0x190 kasan_slab_free+0xe/0x10 kfree+0x93/0x1a0 ừm_complete+0x6a/0xa0 call_usermodehelper_exec_async+0x4c3/0x640 ret_from_fork+0x35/0x40

Địa chỉ lỗi thuộc về đối tượng tại ffff8801f44ec300

thuộc về bộ đệm kmalloc-128 có kích thước 128

Địa chỉ lỗi nằm ở 123 byte bên trong

Vùng 128 byte [ffff8801f44ec300, ffff8801f44ec380)

Địa chỉ lỗi thuộc về trang: trang:ffffea0007d13b00 số lượng:1 số bản đồ:0 ánh xạ:ffff8801f7001640 chỉ mục:0x0 cờ: 0x200000000000100 (tấm) thô: 0200000000000100 ffffea0007d11dc0 0000001a0000001a ffff8801f7001640 nguyên: 0000000000000000 0000000080150015 00000001ffffffff 00000000000000000 trang bị hủy vì: kasan: phát hiện truy cập kém

Trạng thái bộ nhớ xung quanh địa chỉ có lỗi:

ffff8801f44ec200: fc fc fc fc fc fc fc fc fb fb fb fb fb fb fb fb ffff8801f44ec280: fb fb fb fb fb fb fb fb fc fc fc fc fc fc fc fc

>ffff8801f44ec300: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 03

^

ffff8801f44ec380: fc fc fc fc fc fc fc fc fb fb fb fb fb fb fb fb ffff8801f44ec400: fb fb fb fb fb fb fb fb fc fc fc fc fc fc fc fc

Tiêu đề báo cáo tóm tắt loại lỗi nào đã xảy ra và loại quyền truy cập nào gây ra nó. Tiếp theo là dấu vết ngăn xếp của quyền truy cập không hợp lệ, dấu vết ngăn xếp của nơi bộ nhớ truy cập được phân bổ (trong trường hợp đối tượng bản sàn được truy cập), và dấu vết ngăn xếp về nơi đối tượng được giải phóng (trong trường hợp use-after-free báo cáo lỗi). Tiếp theo là mô tả về đối tượng bản sàn được truy cập và thông tin về trang bộ nhớ được truy cập.

Cuối cùng, báo cáo hiển thị trạng thái bộ nhớ xung quanh địa chỉ được truy cập. Trong nội bộ, KASAN theo dõi trạng thái bộ nhớ riêng biệt cho từng hạt bộ nhớ. là 8 hoặc 16 byte căn chỉnh tùy thuộc vào chế độ KASAN. Mỗi số trong phần trạng thái bộ nhớ của báo cáo hiển thị trạng thái của một trong các bộ nhớ các hạt bao quanh địa chỉ được truy cập.

Đối với KASAN chung, kích thước của mỗi hạt bộ nhớ là 8. Trạng thái của mỗi hạt hạt được mã hóa trong một byte bóng. 8 byte đó có thể truy cập được, có thể truy cập một phần, được giải phóng hoặc là một phần của redzone. KASAN sử dụng như sau mã hóa cho mỗi byte bóng: 00 có nghĩa là tất cả 8 byte tương ứng vùng bộ nhớ có thể truy cập được; số N (1 <= N <= 7) nghĩa là N đầu tiên các byte có thể truy cập được còn các byte (8 - N) khác thì không; bất kỳ giá trị âm nào chỉ ra rằng toàn bộ từ 8 byte không thể truy cập được. KASAN sử dụng khác nhau giá trị âm để phân biệt giữa các loại bộ nhớ không thể truy cập khác nhau như redzones hoặc bộ nhớ được giải phóng (xem mm/kasan/kasan.h).

Trong báo cáo ở trên, mũi tên chỉ vào byte bóng ZZ0000ZZ, có nghĩa là rằng địa chỉ được truy cập có thể truy cập được một phần.

Đối với các chế độ KASAN dựa trên thẻ, phần báo cáo cuối cùng này hiển thị các thẻ nhớ xung quanh địa chỉ được truy cập (xem phần ZZ0000ZZ).

Lưu ý các tiêu đề lỗi KASAN (như ZZ0000ZZ hoặc ZZ0001ZZ) là nỗ lực tốt nhất: KASAN in loại lỗi có thể xảy ra nhất dựa trên giới hạn thông tin nó có. Loại lỗi thực tế có thể khác.

KASAN chung cũng báo cáo tối đa hai dấu vết ngăn xếp cuộc gọi phụ. Những ngăn xếp này dấu vết trỏ đến các vị trí trong mã tương tác với đối tượng nhưng không phải hiện diện trực tiếp trong dấu vết ngăn xếp truy cập xấu. Hiện nay, điều này bao gồm call_rcu() và xếp hàng công việc.

CONFIG_KASAN_EXTRA_INFO

Kích hoạt CONFIG_KASAN_EXTRA_INFO cho phép KASAN ghi lại và báo cáo nhiều hơn thông tin. Thông tin bổ sung hiện được hỗ trợ là số CPU và dấu thời gian khi phân bổ và miễn phí. Thông tin thêm có thể giúp tìm ra nguyên nhân của lỗi và liên hệ lỗi đó với các sự kiện hệ thống khác, với chi phí sử dụng bộ nhớ bổ sung để ghi thêm thông tin (chi tiết chi phí hơn trong văn bản trợ giúp của CONFIG_KASAN_EXTRA_INFO).

Đây là báo cáo có kích hoạt CONFIG_KASAN_EXTRA_INFO (chỉ các phần khác nhau được hiển thị):

=======================================================================

...

Được phân bổ theo nhiệm vụ 134 trên cpu 5 tại 229.133855s:

...

Được giải phóng bởi nhiệm vụ 136 trên cpu 3 ở 230.199335s:

...

---

Chi tiết triển khai

Chung KASAN

Các chế độ KASAN của phần mềm sử dụng bộ nhớ bóng để ghi lại xem mỗi byte bộ nhớ có an toàn để truy cập và sử dụng công cụ đo thời gian biên dịch để chèn bộ nhớ ẩn kiểm tra trước mỗi lần truy cập bộ nhớ.

KASAN chung dành 1/8 bộ nhớ kernel cho bộ nhớ bóng của nó (16TB để bao phủ 128TB trên x86_64) và sử dụng ánh xạ trực tiếp với tỷ lệ và độ lệch thành dịch địa chỉ bộ nhớ sang địa chỉ bóng tương ứng của nó.

Đây là hàm dịch một địa chỉ sang bóng tương ứng của nó địa chỉ:

khoảng trống nội tuyến tĩnh *kasan_mem_to_shadow(const void *addr)

{

return (void *)((unsigned long)addr >> KASAN_SHADOW_SCALE_SHIFT)

• KASAN_SHADOW_OFFSET;

}

ở đâu ZZ0000ZZ.

Công cụ đo thời gian biên dịch được sử dụng để chèn các kiểm tra truy cập bộ nhớ. Trình biên dịch chèn các lệnh gọi hàm (ZZ0000ZZ, ZZ0001ZZ) trước mỗi truy cập bộ nhớ có kích thước 1, 2, 4, 8 hoặc 16. Các chức năng này kiểm tra xem truy cập bộ nhớ có hợp lệ hay không bằng cách kiểm tra bộ nhớ bóng tương ứng.

Với công cụ đo lường nội tuyến, thay vì thực hiện lệnh gọi hàm, trình biên dịch trực tiếp chèn mã để kiểm tra bộ nhớ bóng. Tùy chọn này đáng kể phóng to hạt nhân, nhưng nó mang lại hiệu suất tăng x1.1-x2 so với kernel có công cụ phác thảo.

KASAN chung là chế độ duy nhất trì hoãn việc sử dụng lại các đối tượng được giải phóng thông qua cách ly (xem mm/kasan/quarantine.c để biết cách thực hiện).

KASAN dựa trên thẻ phần mềm

KASAN dựa trên thẻ phần mềm sử dụng phương pháp gắn thẻ bộ nhớ phần mềm để kiểm tra tính hợp lệ truy cập. Hiện tại nó chỉ được triển khai cho kiến ​​trúc arm64.

KASAN dựa trên thẻ phần mềm sử dụng tính năng Bỏ qua Byte hàng đầu (TBI) của CPU arm64 để lưu trữ thẻ con trỏ ở byte trên cùng của con trỏ hạt nhân. Nó sử dụng bộ nhớ bóng để lưu trữ các thẻ nhớ liên kết với mỗi ô nhớ 16 byte (do đó, nó dành 1/16 bộ nhớ kernel cho bộ nhớ bóng).

Trên mỗi lần cấp phát bộ nhớ, KASAN dựa trên thẻ phần mềm sẽ tạo một thẻ ngẫu nhiên, các thẻ bộ nhớ được phân bổ với thẻ này và nhúng cùng một thẻ vào bộ nhớ được trả về con trỏ.

KASAN dựa trên thẻ phần mềm sử dụng thiết bị đo thời gian biên dịch để chèn séc trước mỗi lần truy cập bộ nhớ. Những kiểm tra này đảm bảo rằng thẻ của bộ nhớ đang được truy cập bằng thẻ của con trỏ được sử dụng để truy cập ký ức này. Trong trường hợp thẻ không khớp, KASAN dựa trên thẻ phần mềm sẽ in lỗi báo cáo.

KASAN dựa trên thẻ phần mềm cũng có hai chế độ thiết bị (phác thảo, chế độ phát ra các cuộc gọi lại để kiểm tra quyền truy cập bộ nhớ; và nội tuyến, thực hiện bóng kiểm tra bộ nhớ nội tuyến). Với chế độ đo đạc phác thảo, một báo cáo lỗi sẽ được được in từ chức năng thực hiện kiểm tra quyền truy cập. Với nội tuyến thiết bị đo, một lệnh ZZ0000ZZ được trình biên dịch phát ra và một trình xử lý ZZ0001ZZ chuyên dụng được sử dụng để in báo cáo lỗi.

KASAN dựa trên thẻ phần mềm sử dụng 0xFF làm thẻ con trỏ khớp tất cả (truy cập thông qua con trỏ có thẻ con trỏ 0xFF không được chọn). Giá trị 0xFE hiện tại là dành riêng để gắn thẻ các vùng bộ nhớ được giải phóng.

KASAN dựa trên thẻ phần cứng

KASAN dựa trên thẻ phần cứng tương tự như chế độ phần mềm trong khái niệm nhưng sử dụng hỗ trợ gắn thẻ bộ nhớ phần cứng thay vì thiết bị biên dịch và ký ức bóng tối.

KASAN dựa trên thẻ phần cứng hiện chỉ được triển khai cho kiến trúc arm64 và dựa trên cả Tiện ích mở rộng gắn thẻ bộ nhớ arm64 (MTE) được giới thiệu trong ARMv8.5 Kiến trúc tập lệnh và bỏ qua byte hàng đầu (TBI).

Các lệnh arm64 đặc biệt được sử dụng để gán thẻ nhớ cho mỗi lần cấp phát. Các thẻ giống nhau được gán cho các con trỏ tới các phân bổ đó. Trên mỗi kỷ niệm truy cập, phần cứng đảm bảo rằng thẻ của bộ nhớ đang được truy cập là bằng với thẻ của con trỏ được sử dụng để truy cập bộ nhớ này. Trong trường hợp một thẻ không khớp, lỗi sẽ xảy ra và báo cáo sẽ được in.

KASAN dựa trên thẻ phần cứng sử dụng 0xFF làm thẻ con trỏ khớp tất cả (truy cập thông qua con trỏ có thẻ con trỏ 0xFF không được chọn). Giá trị 0xFE hiện tại là dành riêng để gắn thẻ các vùng bộ nhớ được giải phóng.

Nếu phần cứng không hỗ trợ MTE (trước ARMv8.5), KASAN dựa trên thẻ phần cứng sẽ không được kích hoạt. Trong trường hợp này, tất cả các tham số khởi động KASAN đều bị bỏ qua.

Lưu ý rằng việc bật CONFIG_KASAN_HW_TAGS luôn dẫn đến TBI trong kernel bị đã bật. Ngay cả khi ZZ0000ZZ được cung cấp hoặc khi phần cứng không hỗ trợ MTE (nhưng hỗ trợ TBI).

KASAN dựa trên thẻ phần cứng chỉ báo cáo lỗi được tìm thấy đầu tiên. Sau đó, thẻ MTE việc kiểm tra bị vô hiệu hóa.

Ký ức bóng tối

Nội dung của phần này chỉ áp dụng cho các chế độ KASAN của phần mềm.

Hạt nhân ánh xạ bộ nhớ vào nhiều phần khác nhau của không gian địa chỉ. Phạm vi địa chỉ ảo hạt nhân rất lớn: không có đủ địa chỉ thực bộ nhớ để hỗ trợ vùng bóng thực cho mọi địa chỉ có thể được kernel truy cập. Do đó, KASAN chỉ ánh xạ bóng thực cho một số trường hợp nhất định. các phần của không gian địa chỉ.

Hành vi mặc định

Theo mặc định, kiến trúc chỉ ánh xạ bộ nhớ thực qua vùng bóng để lập bản đồ tuyến tính (và có thể cả các khu vực nhỏ khác). Cho tất cả các khu vực khác - chẳng hạn như không gian vmalloc và vmemmap - một vùng chỉ đọc duy nhất trang được ánh xạ trên vùng bóng. Trang bóng chỉ đọc này tuyên bố tất cả các truy cập bộ nhớ là được phép.

Điều này gây ra một vấn đề cho các mô-đun: chúng không hoạt động ở dạng tuyến tính. ánh xạ nhưng trong một không gian mô-đun chuyên dụng. Bằng cách nối vào mô-đun bộ cấp phát, KASAN tạm thời ánh xạ bộ nhớ bóng thực để che chúng. Ví dụ, điều này cho phép phát hiện các quyền truy cập không hợp lệ vào các mô-đun toàn cầu.

Điều này cũng tạo ra sự không tương thích với ZZ0000ZZ: nếu ngăn xếp sống trong không gian vmalloc, nó sẽ bị che khuất bởi trang chỉ đọc và kernel sẽ bị lỗi khi cố gắng thiết lập dữ liệu bóng cho ngăn xếp các biến.

CONFIG_KASAN_VMALLOC

Với ZZ0000ZZ, KASAN có thể bao phủ không gian vmalloc tại chi phí sử dụng bộ nhớ lớn hơn. Hiện tại, điều này được hỗ trợ trên x86, arm64, riscv, s390 và powerpc.

Điều này hoạt động bằng cách nối vào vmalloc và vmap và tự động phân bổ bộ nhớ bóng thực để sao lưu ánh xạ.

Hầu hết các ánh xạ trong không gian vmalloc đều nhỏ, yêu cầu ít hơn trang của không gian bóng tối. Việc phân bổ một trang bóng đầy đủ cho mỗi ánh xạ sẽ nên lãng phí. Hơn nữa, để đảm bảo rằng các ánh xạ khác nhau sử dụng các trang bóng khác nhau, ánh xạ sẽ phải được căn chỉnh theo ZZ0000ZZ.

Thay vào đó, KASAN chia sẻ không gian sao lưu trên nhiều ánh xạ. Nó phân bổ trang hỗ trợ khi ánh xạ trong không gian vmalloc sử dụng một trang cụ thể của vùng bóng tối. Trang này có thể được chia sẻ bởi vmalloc khác bản đồ sau này.

KASAN nối vào cơ sở hạ tầng vmap để dọn dẹp bóng không sử dụng một cách lười biếng trí nhớ.

Để tránh những khó khăn xung quanh việc hoán đổi ánh xạ xung quanh, KASAN mong đợi rằng phần vùng bóng bao phủ không gian vmalloc sẽ không bị che phủ bởi trang bóng ban đầu nhưng sẽ không được ánh xạ. Điều này sẽ yêu cầu thay đổi mã dành riêng cho Arch.

Điều này cho phép hỗ trợ ZZ0000ZZ trên x86 và có thể đơn giản hóa việc hỗ trợ kiến trúc không có vùng mô-đun cố định.

Dành cho nhà phát triển

Bỏ qua quyền truy cập

Các chế độ KASAN của phần mềm sử dụng công cụ biên dịch để chèn kiểm tra tính hợp lệ. Công cụ như vậy có thể không tương thích với một số phần của hạt nhân, và do đó cần phải bị vô hiệu hóa.

Các phần khác của kernel có thể truy cập siêu dữ liệu cho các đối tượng được phân bổ. Thông thường, KASAN phát hiện và báo cáo những truy cập như vậy, nhưng trong một số trường hợp (ví dụ: trong bộ cấp phát bộ nhớ), những truy cập này là hợp lệ.

Đối với các chế độ KASAN của phần mềm, để tắt thiết bị đo cho một tệp cụ thể hoặc thư mục, thêm chú thích ZZ0000ZZ vào kernel tương ứng Tạo tệp:

• Đối với một tập tin (ví dụ: main.o):

KASAN_SANITIZE_main.o := n

• Đối với tất cả các tập tin trong một thư mục:

KASAN_SANITIZE := n

Đối với các chế độ KASAN của phần mềm, để tắt thiết bị đo trên cơ sở từng chức năng, sử dụng thuộc tính hàm ZZ0000ZZ dành riêng cho KASAN hoặc thuộc tính chung ZZ0001ZZ một.

Lưu ý rằng việc tắt công cụ biên dịch (trên mỗi tệp hoặc trên cơ sở từng chức năng) khiến KASAN bỏ qua các truy cập xảy ra trực tiếp trong mã đó cho các chế độ KASAN của phần mềm. Nó không giúp ích gì khi việc truy cập xảy ra gián tiếp (thông qua các lệnh gọi đến các chức năng được đo lường) hoặc bằng Phần cứng KASAN dựa trên thẻ, không sử dụng công cụ biên dịch.

Đối với các chế độ KASAN của phần mềm, để tắt báo cáo KASAN trong một phần của mã hạt nhân đối với tác vụ hiện tại, hãy chú thích phần mã này bằng một Phần ZZ0000ZZ/ZZ0001ZZ. Điều này cũng vô hiệu hóa các báo cáo về các truy cập gián tiếp xảy ra thông qua lệnh gọi hàm.

Đối với chế độ KASAN dựa trên thẻ, để tắt kiểm tra quyền truy cập, hãy sử dụng ZZ0000ZZ hoặc ZZ0001ZZ. Lưu ý rằng tạm thời vô hiệu hóa kiểm tra quyền truy cập qua ZZ0002ZZ yêu cầu lưu và khôi phục thẻ KASAN trên mỗi trang thông qua ZZ0003ZZ/ZZ0004ZZ.

Kiểm tra

Có các bài kiểm tra KASAN cho phép xác minh rằng KASAN hoạt động và có thể phát hiện một số loại lỗi bộ nhớ.

Tất cả các bài kiểm tra KASAN đều được tích hợp với Khung kiểm tra KUnit và có thể được kích hoạt thông qua ZZ0000ZZ. Các bài kiểm tra có thể được chạy và xác minh một phần tự động theo một số cách khác nhau; xem hướng dẫn bên dưới.

Mỗi lần kiểm tra KASAN sẽ in một trong nhiều báo cáo KASAN nếu phát hiện thấy lỗi. Sau đó kiểm tra in số lượng và trạng thái của nó.

Khi bài kiểm tra vượt qua:

được 28 - kmalloc_double_kzfree

Khi kiểm tra không thành công do ZZ0000ZZ bị lỗi:

# kmalloc_large_oob_right: ASSERTION FAILED tại mm/kasan/kasan_test.c:245

Ptr dự kiến không phải là null, nhưng là không ổn 5 - kmalloc_large_oob_right

Khi kiểm tra không thành công do thiếu báo cáo KASAN:

# kmalloc_double_kzfree: EXPECTATION FAILED tại mm/kasan/kasan_test.c:709

Dự kiến có lỗi KASAN trong “kfree_sensitive(ptr)”, nhưng không xảy ra lỗi nào không ổn 28 - kmalloc_double_kzfree

Cuối cùng, trạng thái tích lũy của tất cả các xét nghiệm KASAN sẽ được in. Về thành công:

được 1 - kasan

Hoặc, nếu một trong các thử nghiệm không thành công:

không ổn 1 - kasan

Có một số cách để chạy thử nghiệm KASAN.

1. Mô-đun có thể tải

Khi bật ZZ0000ZZ, các bài kiểm tra có thể được xây dựng dưới dạng mô-đun có thể tải được

và chạy bằng cách tải ZZ0001ZZ với ZZ0002ZZ hoặc ZZ0003ZZ.

2. Tích hợp sẵn

Với ZZ0000ZZ được tích hợp sẵn, các bài kiểm tra cũng có thể được tích hợp sẵn.

Trong trường hợp này, các bài kiểm tra sẽ chạy khi khởi động dưới dạng lệnh gọi khởi tạo muộn.

3. Sử dụng kunit_tool

Với ZZ0000ZZ và ZZ0001ZZ được tích hợp sẵn, nó cũng

có thể sử dụng ZZ0002ZZ để xem kết quả kiểm tra KUnit một cách chi tiết hơn cách dễ đọc. Thao tác này sẽ không in báo cáo KASAN về các thử nghiệm đã vượt qua. Xem ZZ0004ZZ for more up-to-date information on ZZ0003ZZ.