Heute soll es einen kleinen Bericht aus der Praxis mit den neuen Kernelpatchen geben. Seit 2 Wochen bauen die Kernelentwickler an den Patches für Spectre & Meltdown rum. Vermutlich schon länger, aber seit 2 Wochen sind die Ergebnisse im Umlauf 😉 Nach anfänglichen Erfolgen gegen den Angriff, wurden schnell die Probleme zu Tage gefördert, die durch den Patch verursacht werden.

Massenbetatests

Da ich auf unserer Serverfarm die neuen Kernel ausprobiert habe, habe ich die gefundenen Fehler an Redhat gemeldet. Das war vor 14 Tagen, als die Patche rauskamen. Seitdem sind „wir“ (an dem Bugreport sind viele Leute beteiligt) im ständigen Dialog und testen die neuen Kernel unter „real“(tm) Bedingungen aus.

Stand ist, die Kernel funktionieren soweit stabil. Aber einzelne Prozesse in der Virtualisierung und bei JAVA führen immer wieder zu Fehlern. Zwei von den vielen Fehlern, habe ich Euch mal mitgebracht:

Jan 21 06:04:21 xxx kernel: BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000003
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: IP: 0x99cf048
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: PGD 461b067 P4D 461b067 PUD 57fd067 PMD 0
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: Oops: 0002 [#3] SMP NOPTI
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: Modules linked in: nfsv3 nfs fscache fuse nfsd auth_rpcgss nfs_acl lockd grace xt_owner xt_multiport ip6table_filter ip6_tables cfg80211 rfkill xenfs xen_privcmd sunrpc edac_mce_amd crct10dif_pclmul crc32_pclmul ghash_clmulni_intel xen_netfront xen_blkfront crc32c_intel
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: CPU: 0 PID: 6020 Comm: xenstore-read Tainted: G D W 4.14.14-201.fc26.x86_64 #1
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: task: ffff880005708000 task.stack: ffffc90000d18000
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: RIP: e030:0x99cf048
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: RSP: e02b:ffffc90000d1bfd0 EFLAGS: 00010206
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: RAX: 0000000000000003 RBX: 0000000000000003 RCX: 00000000099cf048
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: RDX: 0000000000000002 RSI: 00000000099cf048 RDI: 0000000000000000
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: RBP: 00000000ffddc0a8 R08: 0000000000000000 R09: 0000000000000000
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: R10: 0000000000000000 R11: 0000000000000000 R12: 0000000000000000
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: R13: 0000000000000000 R14: 0000000000000000 R15: 0000000000000000
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: FS: 00007f8761262b40(0000) GS:ffff88007f400000(0000) knlGS:0000000000000000
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: CS: e033 DS: 002b ES: 002b CR0: 0000000080050033
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: CR2: 0000000000000003 CR3: 0000000003556000 CR4: 0000000000000660
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: Call Trace:
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: ? switch_to_thread_stack+0x21/0x40
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: Code: Bad RIP value.
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: RIP: 0x99cf048 RSP: ffffc90000d1bfd0
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: CR2: 0000000000000003
Jan 21 06:04:21 xxx kernel: ---[ end trace 50c257ff957ddb5b ]---

Jan 21 08:17:31 xxx kernel: invalid opcode: 0000 [#4] SMP NOPTI
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: Modules linked in: nfsv3 nfs fscache fuse nfsd auth_rpcgss nfs_acl lockd grace xt_owner xt_multiport ip6table_filter ip6_tables cfg80211 rfkill xenfs xen_privcmd sunrpc edac_mce_amd crct10dif_pclmul crc32_pclmul ghash_clmulni_intel xen_netfront xen_blkfront crc32c_intel
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: CPU: 0 PID: 7087 Comm: xenstore-read Tainted: G D W 4.14.14-201.fc26.x86_64 #1
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: task: ffff88007a873c00 task.stack: ffffc900008c8000
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: RIP: e030:0xffd9af11
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: RSP: e02b:ffffc900008cbfd0 EFLAGS: 00010206
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: RAX: 0000000000000004 RBX: 0000000000000003 RCX: 00000000ffd9af11
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: RDX: 0000000000000022 RSI: 00000000ffd9af11 RDI: 0000000000000000
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: RBP: 00000000ffd99b58 R08: 0000000000000000 R09: 0000000000000000
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: R10: 0000000000000000 R11: 0000000000000000 R12: 0000000000000000
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: R13: 0000000000000000 R14: 0000000000000000 R15: 0000000000000000
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: FS: 00007f2cc2baeb40(0000) GS:ffff88007f400000(0000) knlGS:0000000000000000
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: CS: e033 DS: 002b ES: 002b CR0: 0000000080050033
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: CR2: 00000000088bb004 CR3: 0000000079d66000 CR4: 0000000000000660
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: Call Trace:
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: ? switch_to_thread_stack+0x21/0x40
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: Code: Bad RIP value.
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: RIP: 0xffd9af11 RSP: ffffc900008cbfd0
Jan 21 08:17:31 xxx kernel: ---[ end trace 50c257ff957ddb5c ]---

Die sind vom Kernel 4.14.14, also von gestern 🙂 und wie man an dem Datum sehen kann, sind die Kernel OOPS von heute morgen. Die Beschreibungen die gleich kommen, sind extra simple gehalten, da wohl die wenigsten wissen, was ein IP oder eine NULL POINTER Dereferenz ist. Wer schonmal in Assembler programmiert hat, dem wird das sofort was sagen, dem Rest eher nicht 🙂

Ein Opcode ist eine definierte Bitfolge, welche die CPU als Assemblerbefehl interpretiert und dann macht, was der Befehl meint.

„invalid opcode: 0000 [#4] SMP NOPTI“

Meint, daß die CPU über eine Anweisung gestolpert ist, die nicht definiert ist, in dem Fall eine 0x0000 = 0W . 0W meint den Wert Null (0) auf einer Bitbreite von 16 Bit (= 1 WORD daher das W von 0W => 00000000 00000000. 0L wäre Null(0) auf 32bit auch bekannt als LONGWORD = 00000000 00000000 00000000 00000000).

Das kann nur passieren, wenn ein IP ( Instruction Pointer ) im Speicher wohin gezeigt hat, wo „NICHTS“ war. Das da NICHTS war, war gut so, weil sonst hätte die CPU womöglich die dortigen Bits&Bytes als Befehle interpretiert und wäre Amok gelaufen.

Trivia: Wenn man eine CPU dazu bekommt, so einen Fehler zumachen während sie einen fremden Prozess(z.b. für root) ausführt UND bestimmen kann, WO im Speicher weitergemacht wird, hat man einen EXPLOIT geschafft, also einen ANGRIFF durchgezogen. Das ist dann immer das, was in den Medien landet 🙂

NULL pointer dereference

kernel: BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000003
kernel: IP: 0x99cf048
kernel: Oops: 0002 [#3] SMP NOPTI

Das ist eine NULL POINTER Exception. Da ist die CPU über einen falschen IP(siehe oben) zu einer Adresse im Speicher gesprungen, wo ein weiterer Zeiger(Pointer) hätte sein sollen, es stand aber nur „0L“  dort.

Das ist eigentlich ein Programmierfehler, denn man müßte Zeiger genau auf „0L“ prüfen, bevor man sie benutzt. Da stellt sich jetzt die Frage, reagiert der Kernel seit den Patchen empfindlicher auf den Fehler ( der womöglich schon seit Jahren da war) oder ist der Fehler durch den Patch entstanden?

IMHO:

Es zeigen sich jetzt lustige Programmierfehler in allen möglichen Sachen/Kernel, weil der schlampige Stil jetzt nicht mehr hinhaut 😀 In C und C++, worin die Masse des Kernelcodes und der Anwendungen geschrieben ist, gibt es das Konstrukt des Doppelzeigers, also einem Zeiger auf einen Zeiger. Natürlich gibt es dafür eine Abkürzung im C Code die auch gern genommen wird, nur daß dabei der Code nicht prüft, ob da 0 als Zeiger steht. Das würde nämlich Performance kosten und genau die will man ja damit erreichen. Der Code geht also davon aus, daß die Zeiger immer stimmen, also optimistische Grundeinstellung des Entwicklers. Seit dem Patch kann man sich da wohl nicht mehr drauf verlassen.

Fazit

Aber zurück zur Situation, wenn man unbedingt muß, kann man die 64Bit Kernel benutzen. Für daheim ist das eh kein Problem, so weit ich das von meiner Serverfarm ableiten kann, betrifft es nur VM und JAVA Prozesse (z.b. Jitsi / Tomcat usw.). Die 32Bit Kernel sind besonders anfällig und derzeit noch nicht zu empfehlen, aber wer braucht auch noch 32bit ?

Die meisten werden die neuen Kernel also ohne Probleme fahren können.

Wer den 4.14.14 Kernel für Fedora 26 haben will :  https://koji.fedoraproject.org/koji/taskinfo?taskID=24303894

Eure Distros werden ähnliche Buildumgebungen haben, wo die aktuellen Testkernel gebaut werden.