1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst 2 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
3 3
4 :Original: Documentation/mm/vmalloced-kernel-s 4 :Original: Documentation/mm/vmalloced-kernel-stacks.rst
5 5
6 :翻译: 6 :翻译:
7 7
8 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> 8 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn>
9 9
10 :校译: 10 :校译:
11 11
12 ==================== 12 ====================
13 支持虚拟映射的内核栈 13 支持虚拟映射的内核栈
14 ==================== 14 ====================
15 15
16 :作者: Shuah Khan <skhan@linuxfoundation.org> 16 :作者: Shuah Khan <skhan@linuxfoundation.org>
17 17
18 .. contents:: :local: 18 .. contents:: :local:
19 19
20 概览 20 概览
21 ---- 21 ----
22 22
23 这是介绍 `虚拟映射内核栈功能 <htt 23 这是介绍 `虚拟映射内核栈功能 <https://lwn.net/Articles/694348/>` 的代码
24 和原始补丁系列的信息汇总。 24 和原始补丁系列的信息汇总。
25 25
26 简介 26 简介
27 ---- 27 ----
28 28
29 内核堆栈溢出通常难以调试，并使 29 内核堆栈溢出通常难以调试，并使内核容易被（恶意）利用。问题可能在稍后的时间出现，使其难以
30 隔离和究其根本原因。 30 隔离和究其根本原因。
31 31
32 带有保护页的虚拟映射内核堆栈如 32 带有保护页的虚拟映射内核堆栈如果溢出，会被立即捕获，而不会放任其导致难以诊断的损
33 坏。 33 坏。
34 34
35 HAVE_ARCH_VMAP_STACK和VMAP_STACK配置选项 35 HAVE_ARCH_VMAP_STACK和VMAP_STACK配置选项能够支持带有保护页的虚拟映射堆栈。
36 当堆栈溢出时，这个特性会引发可 36 当堆栈溢出时，这个特性会引发可靠的异常。溢出后堆栈跟踪的可用性以及对溢出本身的
37 响应取决于架构。 37 响应取决于架构。
38 38
39 .. note:: 39 .. note::
40 截至本文撰写时， arm64, powerp 40 截至本文撰写时， arm64, powerpc, riscv, s390, um, 和 x86 支持VMAP_STACK。
41 41
42 HAVE_ARCH_VMAP_STACK 42 HAVE_ARCH_VMAP_STACK
43 -------------------- 43 --------------------
44 44
45 能够支持虚拟映射内核栈的架构应 45 能够支持虚拟映射内核栈的架构应该启用这个bool配置选项。要求是:
46 46
47 - vmalloc空间必须大到足以容纳许多 47 - vmalloc空间必须大到足以容纳许多内核堆栈。这可能排除了许多32位架构。
48 - vmalloc空间的堆栈需要可靠地工作 48 - vmalloc空间的堆栈需要可靠地工作。例如，如果vmap页表是按需创建的，当堆栈指向
49 具有未填充页表的虚拟地址时， 49 具有未填充页表的虚拟地址时，这种机制需要工作，或者架构代码（switch_to()和
50 switch_mm()，很可能）需要确保堆栈 50 switch_mm()，很可能）需要确保堆栈的页表项在可能未填充的堆栈上运行之前已经填
51 充。 51 充。
52 - 如果堆栈溢出到一个保护页，就 52 - 如果堆栈溢出到一个保护页，就应该发生一些合理的事情。“合理”的定义是灵活的，但
53 在没有记录任何东西的情况下立 53 在没有记录任何东西的情况下立即重启是不友好的。
54 54
55 VMAP_STACK 55 VMAP_STACK
56 ---------- 56 ----------
57 57
58 VMAP_STACK bool配置选项在启用时分配 58 VMAP_STACK bool配置选项在启用时分配虚拟映射的任务栈。这个选项依赖于
59 HAVE_ARCH_VMAP_STACK。 59 HAVE_ARCH_VMAP_STACK。
60 60
61 - 如果你想使用带有保护页的虚拟 61 - 如果你想使用带有保护页的虚拟映射的内核堆栈，请启用该选项。这将导致内核栈溢出
62 被立即捕获，而不是难以诊断的 62 被立即捕获，而不是难以诊断的损坏。
63 63
64 .. note:: 64 .. note::
65 65
66 使用KASAN的这个功能需要架构 66 使用KASAN的这个功能需要架构支持用真实的影子内存来支持虚拟映射，并且
67 必须启用KASAN_VMALLOC。 67 必须启用KASAN_VMALLOC。
68 68
69 .. note:: 69 .. note::
70 70
71 启用VMAP_STACK时，无法在堆栈 71 启用VMAP_STACK时，无法在堆栈分配的数据上运行DMA。
72 72
73 内核配置选项和依赖性不断变化。 73 内核配置选项和依赖性不断变化。请参考最新的代码库:
74 74
75 `Kconfig <https://git.kernel.org/pub/scm/linux 75 `Kconfig <https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/arch/Kconfig>`
76 76
77 分配方法 77 分配方法
78 -------- 78 --------
79 79
80 当一个新的内核线程被创建时，线 80 当一个新的内核线程被创建时，线程堆栈是由页级分配器分配的虚拟连续的内存页组成。这
81 些页面被映射到有PAGE_KERNEL保护的 81 些页面被映射到有PAGE_KERNEL保护的连续的内核虚拟空间。
82 82
83 alloc_thread_stack_node()调用__vmalloc_node_ 83 alloc_thread_stack_node()调用__vmalloc_node_range()来分配带有PAGE_KERNEL
84 保护的栈。 84 保护的栈。
85 85
86 - 分配的堆栈被缓存起来，以后会 86 - 分配的堆栈被缓存起来，以后会被新的线程重用，所以在分配/释放堆栈给任务时，要手动
87 进行memcg核算。因此，__vmalloc_node_ 87 进行memcg核算。因此，__vmalloc_node_range被调用时没有__GFP_ACCOUNT。
88 - vm_struct被缓存起来，以便能够找 88 - vm_struct被缓存起来，以便能够找到在中断上下文中启动的空闲线程。 free_thread_stack()
89 可以在中断上下文中调用。 89 可以在中断上下文中调用。
90 - 在arm64上，所有VMAP的堆栈都需要 90 - 在arm64上，所有VMAP的堆栈都需要有相同的对齐方式，以确保VMAP的堆栈溢出检测正常
91 工作。架构特定的vmap堆栈分配器 91 工作。架构特定的vmap堆栈分配器照顾到了这个细节。
92 - 这并不涉及中断堆栈--参考原始补 92 - 这并不涉及中断堆栈--参考原始补丁
93 93
94 线程栈分配是由clone()、fork()、vfork( 94 线程栈分配是由clone()、fork()、vfork()、kernel_thread()通过kernel_clone()
95 启动的。留点提示在这，以便搜索 95 启动的。留点提示在这，以便搜索代码库，了解线程栈何时以及如何分配。
96 96
97 大量的代码是在: 97 大量的代码是在:
98 `kernel/fork.c <https://git.kernel.org/pub/scm 98 `kernel/fork.c <https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/kernel/fork.c>`.
99 99
100 task_struct中的stack_vm_area指针可以跟 100 task_struct中的stack_vm_area指针可以跟踪虚拟分配的堆栈，一个非空的stack_vm_area
101 指针可以表明虚拟映射的内核堆栈 101 指针可以表明虚拟映射的内核堆栈已经启用。
102 102
103 :: 103 ::
104 104
105 struct vm_struct *stack_vm_area; 105 struct vm_struct *stack_vm_area;
106 106
107 堆栈溢出处理 107 堆栈溢出处理
108 ------------ 108 ------------
109 109
110 前守护页和后守护页有助于检测堆 110 前守护页和后守护页有助于检测堆栈溢出。当堆栈溢出到守护页时，处理程序必须小心不要再
111 次溢出堆栈。当处理程序被调用时 111 次溢出堆栈。当处理程序被调用时，很可能只留下很少的堆栈空间。
112 112
113 在x86上，这是通过处理表明内核堆 113 在x86上，这是通过处理表明内核堆栈溢出的双异常堆栈的缺页异常来实现的。
114 114
115 用守护页测试VMAP分配 115 用守护页测试VMAP分配
116 -------------------- 116 --------------------
117 117
118 我们如何确保VMAP_STACK在分配时确实 118 我们如何确保VMAP_STACK在分配时确实有前守护页和后守护页的保护？下面的 lkdtm 测试
119 可以帮助检测任何回归。 119 可以帮助检测任何回归。
120 120
121 :: 121 ::
122 122
123 void lkdtm_STACK_GUARD_PAGE_LEADING() 123 void lkdtm_STACK_GUARD_PAGE_LEADING()
124 void lkdtm_STACK_GUARD_PAGE_TRAILING() 124 void lkdtm_STACK_GUARD_PAGE_TRAILING()
125 125
126 结论 126 结论
127 ---- 127 ----
128 128
129 - vmalloced堆栈的percpu缓存似乎比高 129 - vmalloced堆栈的percpu缓存似乎比高阶堆栈分配要快一些，至少在缓存命中时是这样。
130 - THREAD_INFO_IN_TASK完全摆脱了arch-speci 130 - THREAD_INFO_IN_TASK完全摆脱了arch-specific thread_info，并简单地将
131 thread_info（仅包含标志）和'int cpu' 131 thread_info（仅包含标志）和'int cpu'嵌入task_struct中。
132 - 一旦任务死亡，线程栈就可以被 132 - 一旦任务死亡，线程栈就可以被释放（无需等待RCU），然后，如果使用vmapped栈，就
133 可以将整个栈缓存起来，以便在 133 可以将整个栈缓存起来，以便在同一cpu上重复使用。
Linux® is a registered trademark of Linus Torvalds in the United States and other countries.
TOMOYO® is a registered trademark of NTT DATA CORPORATION.