Alibaba Cloud Linux:KFENCEを使用したカーネルメモリ汚染の検出

シナリオ1: KFENCEを使用してメモリ汚染の問題が発生したかどうかを検出する

• kfence.sample_intervalパラメーターを追加してKFENCEを有効にします。

  <kfence.sample_interval> を指定する値に置き換えます。 たとえば、値が100の場合、次回のシステム起動時にKFENCEデバッグツールが自動的に有効になり、サンプリング間隔が100イベントに設定されることを指定します。

  sudo grubby --update-kernel=/boot/vmlinuz-$(uname -r) --args="kfence.sample_interval=<kfence.sample_interval>"

• kfence.booting_maxパラメーターを追加して、メモリ仕様に基づいてKFENCEが消費できるメモリの最大量を制限します。

  説明

  • カーネルバージョン5.10.134-17以降では、デフォルト設定kfence.booting_max=0-2G:0,2G-32G:2M,32G-:32Mがboot commandlineパラメーターリストに追加されます。 上記の既定の設定は、num_objectsパラメーターの既定値 (255) と組み合わせて使用し、KFENCEのメモリオーバーヘッドがすべてのメモリ仕様の合計メモリの1 ‰ を超えないようにします。 上記のデフォルトの設定と値を使用すると、KFENCEは、標準の4-KiBメモリページを使用する場合は最大2 MiBのメモリを消費し、64-KiBの巨大ページを使用する場合は最大32 MiBのメモリを消費します。

  • kfence.booting_maxパラメーターは、KFENCEが消費できるメモリの最大量のみを制限します。 このパラメータはnum_objectsパラメータの制約であり、実際のメモリオーバーヘッドを表すものではありません。 実際のメモリオーバーヘッドは、kfence.booting_maxパラメーターの値以下です。

  <kfence.booting_max> を、指定する値 (0-128M:0,128M-256M:1M、256M-:2Mなど) に置き換えます。サンプル値のセグメントの説明:

  • 0-128 M:0: 使用するマシンの合計メモリのサイズが128 MiB未満の場合、KFENCEは無効になります。

  • 128 M-256 M:1 M: 使用するマシンの合計メモリのサイズが128 MiB以上256 MiB以下の場合、KFENCEは最大1 MiBのメモリを消費できます。 num_objectsパラメーターの値は127を超えることはできません。

  • 256 M-:2 M: 使用するマシンの合計メモリのサイズが256 MiBより大きい場合、KFENCEは最大2 MiBのメモリを消費する可能性があります。 num_objectsパラメーターの値は255を超えることはできません。

  sudo grubby --update-kernel=/boot/vmlinuz-$(uname -r) --args="kfence.booting_max=<kfence.booting_max>"

  上記の構成は、システムの起動時にパラメーターをboot commandlineパラメーターリストに追加することでKFENCEを起動するシナリオにのみ適用されます。 システム起動後にKFENCEを設定するシナリオ2では、設定は有効になりません。

この設定は、次回システムの起動時に自動的に有効になります。

シナリオ2: KFENCEを使用してメモリ汚染の問題が発生したかどうかを検出する

1. メモリ割り当てスクリプトを作成し、次の内容を追加します。 次の例では、スクリプトの名前はkfence.shで、監視対象のスラブタイプはkmalloc-64です。

   #!/bin/bash
   # usage: ./kfence.sh kmalloc-64
   
   SLAB_PREFIX=/sys/kernel/slab
   MODULE_PREFIX=/sys/module/kfence/parameters
   
   if [ $# -eq 0 ]; then
   	echo "err: please input slabs"
   	exit 1
   fi
   
   #check whether slab exists
   for i in $@; do
   	slab_path=$SLAB_PREFIX/$i
   	if [ !  -d $slab_path ]; then
   		echo "err: slab $i not exist!"
   		exit 1
   	fi
   done
   
   #calculate num_objects
   sumobj=0
   for i in $@; do
   	objects=($(cat $SLAB_PREFIX/$i/objects))
   	maxobj=1
   	for ((j=1; j<${#objects[@]}; j++)); do
   		nodeobj=$(echo ${objects[$j]} | awk -F= '{print $2}')
   		[ $maxobj -lt $nodeobj ] && maxobj=$nodeobj
   	done
   	((sumobj += maxobj))
   done
   echo "recommend num_objects per node: $sumobj"
   
   #check kfence stats
   if [ $(cat $MODULE_PREFIX/sample_interval) -ne 0 ]; then
   	echo "kfence is running, disable it and wait..."
   	echo 0 > $MODULE_PREFIX/sample_interval
   	sleep 1
   fi
   
   #disable all slabs catching
   for file in $SLAB_PREFIX/*
   do
   	(echo 0 > $file/kfence_enable) 2>/dev/null || echo 1 > $file/skip_kfence
   done
   
   #disable order0 page catching
   echo 0 > $MODULE_PREFIX/order0_page
   
   #enable setting slabs catching
   for i in $@; do
   	(echo 1 > $SLAB_PREFIX/$i/kfence_enable) 2>/dev/null || echo 0 > $SLAB_PREFIX/$i/skip_kfence
   done
   
   #setting num_objects and node mode
   echo $sumobj > $MODULE_PREFIX/num_objects
   echo node > $MODULE_PREFIX/pool_mode
   
   #start kfence
   echo -1 > $MODULE_PREFIX/sample_interval
   if [ $?  -ne 0 ]; then
   	echo "err: kfence enable fail!"
   	exit 1
   fi
   echo "kfence enabled!"

   スクリプトは、スラブのアクティブなオブジェクトの数を検出し、その数に基づいて適切なKFENCEプールサイズを推定し、その後、KFENCEがすべてのスラブのメモリ割り当てに関する情報を取得できるようにするために使用されます。

   説明

   スラブは、メモリの割り当てと解放操作を最適化するためにメモリ管理で一般的に使用されます。 これにより、システムのパフォーマンスと効率が向上します。 KFENCEはスラブを監視し、0ページを注文できます。

2. 次のコマンドを実行して、スクリプトを実行し、メモリ汚染検出を開始します。

   sudo bash ./kfence.sh kmalloc-64