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AWS上的“崩溃”和“幽灵”:安全性与性能

2018-01-22 16:34    it168网站 原创  作者: 编译|三文鱼 编辑: 单文彦

  【IT168 资讯】 虽然“芯片门”事件已经过去了,但“崩溃”(Meltdown)和“幽灵”(Spectre)两大安全漏洞的故事并没有结束。即使亚马逊网络服务(AWS)的响应显示他们已经修补并保护了他们的基础架构,但这不意味着您就可以什么都不做。AWS的共享责任模式意味着您负责修补EC2实例上运行的操作系统。这里有一些一般的规则要遵循:

  1. 使用HVM虚拟化模式的最新AMI运行EC2实例;

  2. 修补操作系统,以确保应用了Meltdown修复程序;

  3. 更新到最新的EC2实例系列;

  4. 运行最新的Linux内核,以确保您拥有PCID支持


  这些漏洞存在于自2013年以来制造的所有Intel CPU中,允许恶意程序窃取通常被保护的信息,比如密码、信用卡号等,而这些数据是由CPU处理的。这是由于CPU本身的缺陷,与Windows、Linux、Mac OSX或任何其他操作系统无关。CPU是硬件不能被修补,因此我们必须依赖于在这些CPU之上运行的系统的修复。

  通常有两类直接在CPU上运行的系统:一类是操作系统,如Linux或Windows。另一类是管理程序,如VMware ESXi、Xen或Amazon基于KVM的私有管理程序。如果在CPU上运行虚拟机管理程序,则会托管其他操作系统(如Linux和Windows)。

  将补丁应用到第一层可以防止Spectre和Meltdown攻击,对性能产生不同程度的影响。在虚拟机管理程序之上运行的虚拟机仍然需要进行修补,以保护在其操作系统中运行的进程免受攻击。这些补丁本身也会应用潜在的性能影响。

  自2010年以来,英特尔CPU(代号“Westmere”)支持了一项名为PCID的特性。在过去的7年中,Linux内核有些乏味并不被支持。安全。但从内核4.14开始,它得到了支持。

  事实证明,PCID对于减轻KPTI补丁的一些性能影响是重要的,并且防止了一个应用程序在所有其他应用程序中杀死系统性能。您可以看到,内核维护了一个Translation Lookaside Buffer(TLB),这就像内核和用户态内存页面之间的映射索引。当系统调用通过用户区/内核边界时,在没有PCID支持的处理器上运行的内核必须丢弃TLB并重新启动,增加了执行频繁操作所需的时间。

  但是,所有现代的CPU和Linux内核都支持这个功能,这也并不意味着可以在AWS上使用它。

  HVM、PV和实例

  AWS的原始EC2实例全部运行在一个管理程序之上,为访客操作系统提供半虚拟化接口,从而隐藏了底层CPU的一些功能,包括PCID功能。

  更新的实例系列(以及一些较旧的系列)运行在一个更新的虚拟机管理程序上,该虚拟机管理程序提供了更多的底层功能。这个虚拟化模式被称为“HVM”,代表“硬件虚拟机”。

  尽管几乎所有EC2实例系列(如t2、m3、c4)都可以在HVM模式下使用,但他们并不都暴露PCID功能,为了避免最差的性能损失,您需要PCID功能。

  我们做了一些研究,并将EC2实例系列映射到虚拟化模式和CPU功能,以确定哪些组合受到的影响最小。如下表所示:

  您可以看出,避免那些没有PV实例类型提供PCID,以避免对性能造成最严重的影响。即使您选择HVM作为您的虚拟化类型,某些实例系列仍不会公开PCID功能,因此您也应该避免使用这些功能。

  hs1(或“高存储”)实例类型可能最受影响;它是最常用的工作负载,需要大量的磁盘I/O系统调用,从而从崩溃补丁中带来最高的性能开销,并且它不支持PCID,这意味着您可能会受到两次影响。

标签: 亚马逊 , cpu , 英特尔 , HVM
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