protection-keys.rst (3655B)
1.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 2.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst 3 4:Original: Documentation/core-api/protection-keys.rst 5 6:翻译: 7 8 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> 9 10:校译: 11 12 吴想成 Wu XiangCheng <bobwxc@email.cn> 13 14.. _cn_core-api_protection-keys: 15 16============ 17内存保护密钥 18============ 19 20用户空间的内存保护密钥（Memory Protection Keys for Userspace，PKU，亦 21即PKEYs）是英特尔Skylake（及以后）“可扩展处理器”服务器CPU上的一项功能。 22它将在未来的非服务器英特尔处理器和未来的AMD处理器中可用。 23 24对于任何希望测试或使用该功能的人来说，它在亚马逊的EC2 C5实例中是可用的， 25并且已知可以在那里使用Ubuntu 17.04镜像运行。 26 27内存保护密钥提供了一种机制来执行基于页面的保护，但在应用程序改变保护域 28时不需要修改页表。它的工作原理是在每个页表项中为“保护密钥”分配4个以 29前被忽略的位，从而提供16个可能的密钥。 30 31还有一个新的用户可访问寄存器（PKRU），为每个密钥提供两个单独的位（访 32问禁止和写入禁止）。作为一个CPU寄存器，PKRU在本质上是线程本地的，可能 33会给每个线程提供一套不同于其他线程的保护措施。 34 35有两条新指令（RDPKRU/WRPKRU）用于读取和写入新的寄存器。该功能仅在64位 36模式下可用，尽管物理地址扩展页表中理论上有空间。这些权限只在数据访问上 37强制执行，对指令获取没有影响。 38 39 40系统调用 41======== 42 43有3个系统调用可以直接与pkeys进行交互:: 44 45 int pkey_alloc(unsigned long flags, unsigned long init_access_rights) 46 int pkey_free(int pkey); 47 int pkey_mprotect(unsigned long start, size_t len, 48 unsigned long prot, int pkey); 49 50在使用一个pkey之前，必须先用pkey_alloc()分配它。一个应用程序直接调用 51WRPKRU指令，以改变一个密钥覆盖的内存的访问权限。在这个例子中，WRPKRU 52被一个叫做pkey_set()的C函数所封装:: 53 54 int real_prot = PROT_READ|PROT_WRITE; 55 pkey = pkey_alloc(0, PKEY_DISABLE_WRITE); 56 ptr = mmap(NULL, PAGE_SIZE, PROT_NONE, MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE, -1, 0); 57 ret = pkey_mprotect(ptr, PAGE_SIZE, real_prot, pkey); 58 ... application runs here 59 60现在，如果应用程序需要更新'ptr'处的数据，它可以获得访问权，进行更新， 61然后取消其写访问权:: 62 63 pkey_set(pkey, 0); // clear PKEY_DISABLE_WRITE 64 *ptr = foo; // assign something 65 pkey_set(pkey, PKEY_DISABLE_WRITE); // set PKEY_DISABLE_WRITE again 66 67现在，当它释放内存时，它也将释放pkey，因为它不再被使用了:: 68 69 munmap(ptr, PAGE_SIZE); 70 pkey_free(pkey); 71 72.. note:: pkey_set()是RDPKRU和WRPKRU指令的一个封装器。在tools/testing/selftests/x86/protection_keys.c中可以找到一个实现实例。 73 tools/testing/selftests/x86/protection_keys.c. 74 75行为 76==== 77 78内核试图使保护密钥与普通的mprotect()的行为一致。例如，如果你这样做:: 79 80 mprotect(ptr, size, PROT_NONE); 81 something(ptr); 82 83这样做的时候，你可以期待保护密钥的相同效果:: 84 85 pkey = pkey_alloc(0, PKEY_DISABLE_WRITE | PKEY_DISABLE_READ); 86 pkey_mprotect(ptr, size, PROT_READ|PROT_WRITE, pkey); 87 something(ptr); 88 89无论something()是否是对'ptr'的直接访问，这都应该为真。 90如:: 91 92 *ptr = foo; 93 94或者当内核代表应用程序进行访问时，比如read():: 95 96 read(fd, ptr, 1); 97 98在这两种情况下，内核都会发送一个SIGSEGV，但当违反保护密钥时，si_code 99将被设置为SEGV_PKERR，而当违反普通的mprotect()权限时，则是SEGV_ACCERR。