lwn文章翻译，原文链接

简介

本文主要讲述的是一种动态内存的只读保护机制。

原文

内核开发者可以对想保护的数据设置为read-only权限，借助于MMU来避免恶意攻击者的篡改。kernel目前已经支持只读内存保护，但这些内存必须在操作系统自举完成前被初始化，所以局限性很大。Igor Stoppa的一组patch弥补了这篇空白，他提出一组新API。

已有的只读保护机制，最直观当属const修复符，但它是编译时检查。post-init read-only data mechanism是kernel目前已支持的只读保护机制，它来自于grsecurity patch，所有的数据必须在操作系统引导阶段完成初始化，在此之后则不允许修改。那么操作系统初始化后，如果想保护动态申请的内存该怎么办呢？目前kernel并无此类机制，Igor Stoppa则提出了"protectable memory allocator"（简称pmalloc），核心思想是创建一个pool，所有的只读对象从pool中分配。API如下：

• 创建pool对象，返回pool句柄：

    #include <linux/pmalloc.h>

    struct pmalloc_pool *pool = pmalloc_create_pool();

• 从pool中申请内存，返回内存地址，此时可读写：

    void *pmalloc(struct pmalloc_pool *pool, size_t size);
    void *pzalloc(struct pmalloc_pool *pool, size_t size);
    void *pmalloc_array(struct pmalloc_pool *pool, size_t n, size_t size);
    void *pcalloc(struct pmalloc_pool *pool, size_t n, size_t size);
    char *pstrdup(struct pmalloc_pool *pool, const char *s);

上述API与用户态的libc接口很像，其基础接口是pmalloc()，其他都是一些变种。

• 用户对返回的地址进行初始化，然后设置read-only权限，返回后则不能再进行修改：

 void pmalloc_protect_pool(struct pmalloc_pool *pool);

调用此函数之后，用户可以接着申请内存，即此API修改的是已申请内存相对应的页表权限。由于页表权限都是以4k为单位，所以此处有可能造成内存浪费。

• 销毁：

 void pmalloc_destroy_pool(struct pmalloc_pool *pool);

(译者注：pmalloc并未提供free()接口，所以作为allocater而言，其实现是比较简单的。当然，它的目的是安全，而不是内存分配。)

pmalloc()是基于vmalloc()，所以不能在原子上下文中使用。需要注意的是，pmalloc是通过修改vmalloc()申请的内存地址页表权限，所以攻击者完全可以绕过此处的地址，而直接通过system memory map来篡改数据。(译者注：有点像栈上的const局部变量，可以通过指针直接修改。)

最后，pmalloc这一组patch还缺乏明确的使用案例，社区也不打算直接merge此类缺少use case的patch，后续待观望。

译者总结

纯从安全角度考虑，pmalloc无法做到绝对安全。如果攻击者已经取得内核态的可写权限，那么可以直接修改页表项获得pmalloc申请对象的可写权限。译者觉得pmalloc机制更适合用于发现kernel自身的代码bug，保留第一案发现场，这一点对于内核开发调试具有很重要的意义。pmalloc不支持free，这一点会限制其使用场景；不过若需支持free，allocator逻辑的复杂度就上去了，有点小题大做。pmalloc还需要更多的use case来证明其价值。