内核页表隔离

✍ dations ◷ 2025-09-08 04:28:30 #Linux内核功能,虚拟内存,X86架构

内核页表隔离(Kernel page-table isolation,缩写KPTI,也简称PTI,旧称KAISER)是Linux内核中的一种强化(英语:Hardening (computing))技术,旨在更好地隔离用户空间与内核空间的内存来提高安全性,缓解现代x86 CPU中的“熔毁”硬件安全缺陷。

KPTI补丁基于KAISER,它是一个用于缓解不太重要问题的早期补丁,当时业界还未了解到Meltdown的存在。

如果没有KPTI,每当执行用户空间代码(应用程序)时,Linux会在其分页表中保留整个内核内存的映射,并保护其访问。这样做的优点是当应用程序向内核发送系统调用或收到中断时,内核页表始终存在,可以避免绝大多数上下文交换相关的开销(TLB刷新、页表交换等)。

2005年,Linux内核采用了地址空间配置随机加载(KASLR)隐匿用户空间中的相关内核地址,增加了利用其他内核漏洞的难度。尽管阻止了对这些内核映射的访问,但在此后发现,现有的英特尔x86处理器(截至2017年12月)还存在着多处可能泄露这些内存位置的旁路攻击,可能绕过KASLR。AMD称其处理器不受这些攻击的影响,所以不需要KPTI作为缓解措施。

2018年1月,影响Intel x86处理器的熔毁漏洞被公布。KAISER补丁改为修复此问题,并更名为KPTI,因为新型攻击很类似,尽管更为严重。

KPTI通过完全分离用户空间与内核空间页表来解决页表泄露。支持进程上下文标识符(PCID)特性的x86处理器可以用它来避免TLB刷新,但即便如此,它依然有很高的性能成本。据KAISER原作者称,其开销为0.28%;一名Linux开发者称大多数工作负载下测得约为5%,但即便有PCID优化,在某些情况下开销高达30%。

KPTI在2018年早期被合并到Linux内核4.15版,并被反向移植到Linux内核4.14.11。Windows和macOS也发布了类似的更新。

使用内核启动选项“pti=off”可以部分禁用内核页表隔离。依规定也可对已修复漏洞的新款处理器禁用内核页表隔离。

相关

  • 草药学草药医学(英语:Herbal medicine,Herbalism),研究与使用植物于医疗用途的学问。它的范围除了植物之外,通常也可扩展到真菌、昆虫、甲壳类、动物及矿物。对所有由自然产生的药物进行
  • 结核菌素试验结核菌素试验(也称为芒图试验、PPD试验)是一种诊断结核的工具。它是世界上两个主要结核菌素皮肤试验之一,在很大程度上取代了多种穿刺试验,如蒂内测试(Tine test)。 直到2005年, 英
  • 全息拍摄术全息术(英语:Holography),又称全息投影、全息3D,是一种记录被摄物体反射(或透射)光波中全部消息(振幅、相位)的照相技术,而物体反射或者透射的光线可以透过记录胶片完全重建,仿佛物体就
  • 襄平襄平城是中国东北历史上第一个国家燕国的军事要塞。襄平城是前284年左右兴建的燕长城的东部堡垒,本为东胡、山戎与箕子朝鲜的重要城市。燕昭王时,有燕将秦开,在东胡作为燕国的
  • 斯凯岛坐标:57°18′25″N 6°13′48″W / 57.307°N 6.230°W / 57.307; -6.230斯凯岛(苏格兰盖尔语:An t-Eilean Sgitheanach、英语:Isle of Skye)是苏格兰内赫布里底群岛最大也是最
  • 安汶岛安汶岛(Ambon Island),是印度尼西亚马鲁古群岛的主要岛屿之一和政治中心,位于班达海北岸,面积约775平方公里。该岛属马鲁古省管辖,岛上最大城市是安汶市,该市是马鲁古省首府。
  • 淡水学派与咸水学派淡水学派(英语:freshwater school),又称甜水学派(sweetwater school),1970年代出现于美国的总体经济学思潮,主张自由经济、市场经济,立场上接近于新古典经济学,其主要成员主要来自芝加
  • 精疲力尽 法国《精疲力尽》(法语:À bout de souffle)是一部1960年让·吕克·戈达尔执导的法国电影,被认为是历史上最重要的电影之一,也是戈达尔的代表作之一。该片以多重非常规性跳接打
  • 涡轮增压燃油分层喷射涡轮增压燃油分层喷射(英语:Turbo Fuel Stratified Injection,简称:TFSI),是奥迪汽车建基于燃油分层喷射(FSI)技术上发展出来,将燃油加压后直接喷射进引擎内,藉以改进火花点火引擎输出
  • 菲利普·格拉斯菲利普·莫里斯·格拉斯(英语:Philip Morris Glass,1937年1月31日-),美国当代作曲家,简约主义风格的代表人物之一。他的创作涉及了传统古典音乐的几乎所有体裁,并且在流行音乐领域有