[发明专利]一种针对幽灵漏洞的性能优化方法及装置

说明书

本发明的实施例公开一种针对幽灵漏洞的性能优化方法及装置，用于提高处理器硬件对幽灵漏洞攻击的预测准确度。本发明的方法包括：通过指令地址信息判断其中是否包含间接跳转指令；获取该指令的打开/关闭STIBP(单线程间接分支预测器)功能的有关信息；根据所述信息判断打开/关闭STIBP功能。如果关闭STIBP功能，则根据指令译码和执行过程中是否发生分支预测错误，更新所述打开/关闭STIBP的信息。如此反复，处理器可以根据间接跳转指令的执行情况进行训练和学习，从而自适应地打开/关闭STIBP功能，提升分支预测的准确性和效率。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种针对幽灵漏洞的性能优化方法及装置。

背景技术

幽灵漏洞是一个可以迫使用户操作系统上的其他程序访问其程序电脑存储器空间中任意位置的漏洞。幽灵漏洞可以利用基于时间的旁路攻击，允许恶意进程获得其他程序映射在内存中的数据内容。幽灵漏洞不是单个易于修复的漏洞，而是一类潜在漏洞的总和。它们都利用了一种现代微处理器为降低内存延迟、加快执行速度的常用方法“预测执行”的副作用，含有预测执行功能的现代微处理器均受其影响。

现有的幽灵漏洞修复方案中，Intel/AMD公司提出了自身的漏洞修复方案，其中包含单线程间接分支预测器(Single Thread Indirect Branch Predictors，STIBP)，即通过向特殊寄存器的中写入“1”或者“0”来“打开”或者“关闭”STIBP功能。当打开STIBP功能时，针对间接跳转指令，当前线程的分支预测不能利用其余线程的相关的分支预测信息，从而避免恶意进程获取当前计算机中的数据。

上述幽灵漏洞修复方案虽然能够有效地防止线程之间幽灵漏洞的出现，但是，该方案过度依赖于指令操作。即，软件需要对当前的情况作出适当的判断，通过判断有/无攻击威胁来打开/关闭STIBP，但是，从软件角度，其基本感觉不到威胁的存在，因此，实际上很难做出有/无攻击威胁的判断。此外，当没有风险程序运行时，打开STIBP功能，即，线程之间不能共享分支信息。这样会降低分支预测的效率和准确度，导致处理器性能的降低。例如，在应用中，会出现两个线程运行同样的程序段的场景，在打开STIBP功能的前提下，针对同一个分支指令，分支预测部件需要区分指令线程存储多份相同的分支信息，这会导致预测资源的浪费，导致分支预测效率的降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种针对幽灵漏洞的性能优化方法及装置，用于解决现有技术对恶意程序通过幽灵漏洞攻击计算机的预测准确性低，容易导致处理器性能降低的问题。本发明提供的方案能够自适应地判断线程之间是否存在恶意的攻击，并有选择的打开/关闭STIBP功能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种针对幽灵漏洞的性能优化方法，包括：

判断当前指令地址信息中是否包含间接跳转指令；

若当前指令地址信息中包含间接跳转指令，则获取用于打开/关闭单线程间接分支预测器STIBP功能的置信度；所述置信度为用于标识多线程共享分支指令预测信息安全性高低的参数；

判断当前置信度是否满足关闭STIBP功能的条件；

若当前置信度满足关闭STIBP功能的条件，则关闭STIBP功能，以使多个线程共享分支指令预测信息；

根据指令译码和执行过程中是否发生分支预测错误，对包含所述间接跳转指令的指令地址的分支预测错误标记位进行标记；

在指令释放阶段，根据所述间接跳转指令的指令地址的分支预测错误标记位，更新所述置信度，并继续执行所述判断当前置信度是否满足关闭STIBP功能的条件的步骤。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，在判断当前置信度是否满足关闭STIBP功能的条件之后，还包括：