kfence作用、使用、示例

1 KFENCE 是什么？

- 定位：Linux 内核的轻量级内存错误检测工具，由 Google 于 2020 年提出并合并到内核主线（5.12+）。
- 核心目标：在生产环境中长期运行，以极低开销实时检测内存错误。
- 设计理念：基于 “抽样检测”（Sampling）而非全量检查，平衡性能与安全性。

1.1 kfence初始化

kfence的初始化包括：

• 早期内存保留： 在内核启动非常早期（start_kernel 中），通过 __kfence_pool 预留一小块连续的物理内存作为 KFENCE 对象池。
• 核心初始化： 在内存管理系统初始化后（mm_init 中），初始化 KFENCE 的数据结构：
  • 将预留内存划分为固定大小的对象（slab）。
  • 初始化空闲对象列表（freelist）。
  • 设置定时器用于触发内存分配采样和错误检测。
  • 注册页面错误处理程序用于捕获非法访问。
• 集成与激活： 将 KFENCE 的 slab 分配接口注册到内核内存分配器（SLUB/SLAB），替代部分常规分配，并启动定时器。此时 KFENCE 开始动态检测内存错误。

start_kernel
　　->mm_core_init
　　　　->kfence_alloc_pool_and_metadata
　　　　　　->memblock_alloc--分配kfence pool内存。
　　　　　　->memblock_alloc--分配kfence metadata内存。
　　->kfence_init
　　　　->kfence_init_pool_early
　　　　　　->kfence_init_pool
　　　　　　->kmemleak_ignore_phys
　　　　　　->memblock_free_late
　　　　->kfence_init_enable
　　　　　　->toggle_allocation_gate--初始化kfence_timer work。
　　　　　　　　->queue_delayed_work--將kfence_timer加入到system_unbound_wq，延时为kfence_sample_interval。进行定期检查。
　　　　　　->queue_delayed

1.2 kfence API

1 地址检查

# 检查地址是否属于KFENCE内存池（空实现恒返回false）
static inline bool is_kfence_address(const void *addr)

# 返回KFENCE对象起始地址（空实现恒返回NULL）
static inline void *kfence_object_start(const void *addr)

2 内存分配和释放

# 从KFENCE分配内存
static inline void *kfence_alloc(struct kmem_cache *s, size_t size, gfp_t flags)

# 获取KFENCE对象的实际大小
static inline size_t kfence_ksize(const void *addr)

# 内部释放KFENCE对象
static inline void __kfence_free(void *addr)

# 释放KFENCE对象
static inline bool __must_check kfence_free(void *addr)

3 初始化/清理

# 分配KFENCE内存池和元数据
static inline void kfence_alloc_pool_and_metadata(void)

# 初始化KFENCE子系统
static inline void kfence_init(void)

# 销毁关联缓存时的清理
static inline void kfence_shutdown_cache(struct kmem_cache *s)

4. 错误处理

# 处理KFENCE触发的页面错误
static inline bool __must_check kfence_handle_page_fault(unsigned long addr, bool is_write, struct pt_regs *regs)

1.3 kfence的debugfs

kfence_debugfs_init
　　->debugfs_create_dir--创建kfence目录。
　　->debugfs_create_file--创建stats和objects节点。

objects-显示kfence对象列表信息，包括分配和释放栈：

kfence-#0: 0xffffff8007dfc000-0xffffff8007dfc0bf, size=192, cache=proc_dir_entry

allocated by task 1 on cpu 0 at 0.048452s:
 __proc_create+0x128/0x318
 proc_create_reg+0x4c/0xac
 proc_create_seq_private+0x28/0x68
 init_mm_internals+0x198/0x230
 kernel_init_freeable+0xcc/0x3bc
 kernel_init+0x24/0x1dc
 ret_from_fork+0x10/0x20
...

stats显示kfence统计信息：

enabled: 1
currently allocated: 22
total allocations: 669
total frees: 647
zombie allocations: 0
total bugs: 21
skipped allocations (incompatible): 1
skipped allocations (capacity): 0
skipped allocations (covered): 0

1.4 kfence错误报告

kfence主要通过kfence_report_error输出错误日志：

kfence_report_error
　　->stack_trace_save_regs--获取栈信息。
　　->get_stack_skipnr--跳过栈数量。
　　->根据错误类型打印日志。
　　->stack_trace_print
　　->kfence_print_object
　　->show_regs/dump_stack_print_info
　　->check_panic_on_warn
　　->add_taint

2 核心作用

2.1 检测内存错误类型

kfence对象填充细节： 

区域	填充值	填充逻辑
Left Redzone	0xcc (固定)	对象地址前 32 字节 (CONFIG_KFENCE_LEFT_REDZONE_SIZE)
Right Redzone	0xcc (固定)	对象地址后 32 字节 (CONFIG_KFENCE_RIGHT_REDZONE_SIZE)
Alignment Padding	0xcc	仅在需要满足对象对齐要求时添加（非必需）
Object区域初始化	取决于分配标志	kmalloc: 保留 0xcc kzalloc: 填充 0x00
释放后整页填充	0xcc (整页)	释放时将整个对象页（包括 redzones 和对象区域）重置为 0xcc

 错误类型和检测机制：

错误类型	检测机制	触发条件	检测点源码参考
KFENCE_ERROR_OOB	依赖页面权限：访问 Guard Page 触发页面错误	对象页前/后页（Guard Page）被访问	kfence_handle_page_fault() (检查缺页地址是否在 guard page)
KFENCE_ERROR_UAF	释放后填充 0xcc + 重新分配时验证	1. 释放后写入修改内存 2. 重新分配时发现 0xcc 被破坏	check_canary() (在 kfence_alloc() 中调用)
KFENCE_ERROR_CORRUPTION	释放时验证 redzone 完整性	释放时 left/right redzone 中检测到非 0xcc 值	kfence_redzone_check() (在 kfence_free() 中调用)
KFENCE_ERROR_INVALID	Guard Page 访问但无关联对象	1. 访问未分配的 Guard Page 2. 内存损坏导致元数据丢失	kfence_handle_page_fault() (无法找到对应元数据)
KFENCE_ERROR_INVALID_FREE	释放时地址验证	1. 释放非 KFENCE 地址 2. 释放 redzone/padding 地址 3. 双重释放 4. 错误对齐地址释放	kfence_free() (地址验证和状态检查)

2.2 生产环境优势

- 超低开销：CPU 开销 <1%，内存开销 ~1%（对比 KASAN 的 2-5 倍开销）。
- 即时报告：错误发生时立即触发异常，快速定位问题。
- 动态启停：支持运行时调整检测强度。

3 配置方法

3.1 内核编译配置

# 必需选项
CONFIG_KFENCE=y
CONFIG_KFENCE_SAMPLE_INTERVAL=100 # 采样间隔（毫秒，默认值）

# 推荐增强
CONFIG_KFENCE_NUM_OBJECTS=512 # 受保护对象数（默认 256）
CONFIG_STACKTRACE=y # 启用调用栈跟踪

CONFIG_KUNIT=y
CONFIG_KFENCE_KUNIT_TEST=y #测试kfence的各种错误检查功能。

3.2 启动参数

# 基础启用（采样间隔 >0 即激活）
kfence.sample_interval=500

# 高级参数
kfence.num_objects=1024 # 增加检测对象数量
kfence.skip_covered_thresh=0 # 禁用跳过机制（提升检出率）

3.3 运行时动态调整

# 查看当前状态
cat /sys/kernel/debug/kfence/stats

# 临时关闭检测
echo 0 > /sys/module/kfence/parameters/sample_interval

# 调整采样率（毫秒）
echo 200 > /sys/module/kfence/parameters/sample_interval

4 实例解析

4.1 Out of bounds

    # test_out_of_bounds_read: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=left, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: out-of-bounds read in test_out_of_bounds_read+0x80/0x1cc--错误类型以及发生错误的现场地址。

Out-of-bounds read at 0xffffff8007e07fff (1B left of kfence-#6):--内存左越界，发生错误栈回溯。
 test_out_of_bounds_read+0x80/0x1cc
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

kfence-#6: 0xffffff8007e08000-0xffffff8007e0801f, size=32, cache=kmalloc-32--打印kfence object信息，包括分配objects的栈回溯。

allocated by task 32 on cpu 0 at 0.796108s:
 test_alloc+0x164/0x2e0
 test_out_of_bounds_read+0x70/0x1cc
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

CPU: 0 PID: 32 Comm: kunit_try_catch Tainted: G                 N 6.6.32 #10--输出栈回溯和寄存器等信息。
Hardware name: linux,dummy-virt (DT)
pstate: 60000005 (nZCv daif -PAN -UAO -TCO -DIT -SSBS BTYPE=--)
pc : test_out_of_bounds_read+0x80/0x1cc
lr : test_out_of_bounds_read+0x70/0x1cc
sp : ffffffc081203d70
x29: ffffffc081203db0 x28: 0000000000000000 x27: 0000000000000000
x26: 0000000000000000 x25: 0000000000000000 x24: ffffffc08000bb60
x23: ffffffc080471388 x22: ffffffc080ff5000 x21: 0000000000000020
x20: ffffff8007e08000 x19: ffffffc08000bb48 x18: ffffffffffffffff
x17: ffffffc0800683bc x16: ffffffc0804713a8 x15: ffffffc08046ee14
x14: ffffffc080273510 x13: ffffffc080015ee0 x12: ffffffc0800683bc
x11: ffffffc0804713a8 x10: ffffffc08046ee14 x9 : ffffffc08027174c
x8 : ffffffc08021ae0c x7 : 0000000000000000 x6 : ffffff8007e08000
x5 : ffffff8007e08000 x4 : ffffffc081203c30 x3 : 0000000000000000
x2 : 0000000000000000 x1 : ffffff8007e07fff x0 : ffffffc081203d88
Call trace:
 test_out_of_bounds_read+0x80/0x1cc
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20
==================================================================
    # test_out_of_bounds_read: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=right, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: out-of-bounds read in test_out_of_bounds_read+0xc0/0x1cc

Out-of-bounds read at 0xffffff8007e0b000 (32B right of kfence-#7):--内存右越界。
...
==================================================================
    ok 1 test_out_of_bounds_read
    # test_out_of_bounds_read-memcache: setup_test_cache: size=32, ctor=0x0
    # test_out_of_bounds_read-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=left, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: out-of-bounds read in test_out_of_bounds_read+0x80/0x1cc...
==================================================================
    # test_out_of_bounds_read-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=right, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: out-of-bounds read in test_out_of_bounds_read+0xc0/0x1cc...
==================================================================
    ok 2 test_out_of_bounds_read-memcache

out-of-bounds write是kfence检测到的越界写错误：

    # test_out_of_bounds_write: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=left, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: out-of-bounds write in test_out_of_bounds_write+0x78/0x124--错误类型以及错误发生的现场。下面类似于out-of-bounds read。

Out-of-bounds write at 0xffffff8007e0ffff (1B left of kfence-#10):
 test_out_of_bounds_write+0x78/0x124
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

kfence-#10: 0xffffff8007e10000-0xffffff8007e1001f, size=32, cache=kmalloc-32

allocated by task 36 on cpu 0 at 1.447701s:
 test_alloc+0x164/0x2e0
 test_out_of_bounds_write+0x64/0x124
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

CPU: 0 PID: 36 Comm: kunit_try_catch Tainted: G    B            N 6.6.32 #10
Hardware name: linux,dummy-virt (DT)
pstate: 60000005 (nZCv daif -PAN -UAO -TCO -DIT -SSBS BTYPE=--)
pc : test_out_of_bounds_write+0x78/0x124
lr : test_out_of_bounds_write+0x64/0x124
sp : ffffffc081203d80
x29: ffffffc081203dc0 x28: 0000000000000000 x27: 0000000000000000
x26: 0000000000000000 x25: 0000000000000000 x24: ffffffc08000bb60
x23: ffffffc080471388 x22: ffffffc08000b968 x21: ffffffc080f0bb48
x20: ffffffc08000bb48 x19: ffffff8007e10000 x18: ffffffffffffffff
x17: ffffffc0800683bc x16: ffffffc0804713a8 x15: ffffffc08046ee14
x14: ffffffc0802733e0 x13: ffffffc080015ee0 x12: ffffffc0800683bc
x11: ffffffc0804713a8 x10: ffffffc08046ee14 x9 : ffffffc08027174c
x8 : ffffffc08021ae0c x7 : 0000000000000000 x6 : ffffff8007e10000
x5 : ffffff8007e10000 x4 : ffffffc081203c40 x3 : 0000000000000000
x2 : ffffff8007e0ffff x1 : 000000000000002a x0 : ffffffc081203d98
Call trace:
 test_out_of_bounds_write+0x78/0x124
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20
==================================================================
    ok 3 test_out_of_bounds_write
    # test_out_of_bounds_write-memcache: setup_test_cache: size=32, ctor=0x0
    # test_out_of_bounds_write-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=left, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: out-of-bounds write in test_out_of_bounds_write+0x78/0x124...
==================================================================
    ok 4 test_out_of_bounds_write-memcache

4.2 use-after-free

    # test_use_after_free_read: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=any, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: use-after-free read in test_use_after_free_read+0xcc/0x130

Use-after-free read at 0xffffff8007e1afe0 (in kfence-#15):
 test_use_after_free_read+0xcc/0x130
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

kfence-#15: 0xffffff8007e1afe0-0xffffff8007e1afff, size=32, cache=kmalloc-32--当前kfence object对象的分配和释放栈信息，说明被释放后使用。

allocated by task 40 on cpu 0 at 1.979712s:
 test_alloc+0x164/0x2e0
 test_use_after_free_read+0x6c/0x130
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

freed by task 40 on cpu 0 at 1.979739s:
 test_use_after_free_read+0xcc/0x130
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20...
==================================================================
    ok 5 test_use_after_free_read
    # test_use_after_free_read-memcache: setup_test_cache: size=32, ctor=0x0
    # test_use_after_free_read-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=any, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: use-after-free read in test_use_after_free_read+0x8c/0x130...
==================================================================
    ok 6 test_use_after_free_read-memcache

4.3 invalid free

invalid free是一个无效free操作，包括对一个object重复free和free一个非object首地址。

double free是对一个已经free的object再次free。

    # test_double_free: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=any, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: invalid free in test_double_free+0xf0/0x150

Invalid free of 0xffffff8007e1efe0 (in kfence-#17):--invalid free的栈回溯。
 test_double_free+0xf0/0x150
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

kfence-#17: 0xffffff8007e1efe0-0xffffff8007e1efff, size=32, cache=kmalloc-32--kfence objects的分配和释放栈回溯。

allocated by task 44 on cpu 0 at 2.203781s:
 test_alloc+0x164/0x2e0
 test_double_free+0x70/0x150
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

freed by task 44 on cpu 0 at 2.203807s:
 test_double_free+0xe0/0x150
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

CPU: 0 PID: 44 Comm: kunit_try_catch Tainted: G    B            N 6.6.32 #10
Hardware name: linux,dummy-virt (DT)
==================================================================
    ok 7 test_double_free
    # test_double_free-memcache: setup_test_cache: size=32, ctor=0x0
    # test_double_free-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=any, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: invalid free in test_double_free+0xa0/0x150...
==================================================================
    ok 8 test_double_free-memcache

invalid addr free是free的地址错误。

    # test_invalid_addr_free: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=any, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: invalid free in test_invalid_addr_free+0xe0/0x150--给出错误类型和现场。

Invalid free of 0xffffff8007e22fe1 (in kfence-#19):
 test_invalid_addr_free+0xe0/0x150
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

kfence-#19: 0xffffff8007e22fe0-0xffffff8007e22fff, size=32, cache=kmalloc-32--kfence object对象的分配栈信息。

allocated by task 48 on cpu 0 at 2.419741s:
 test_alloc+0x164/0x2e0
 test_invalid_addr_free+0x70/0x150
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

CPU: 0 PID: 48 Comm: kunit_try_catch Tainted: G    B            N 6.6.32 #10
Hardware name: linux,dummy-virt (DT)
==================================================================
    ok 9 test_invalid_addr_free
    # test_invalid_addr_free-memcache: setup_test_cache: size=32, ctor=0x0
    # test_invalid_addr_free-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=any, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: invalid free in test_invalid_addr_free+0x8c/0x150...
==================================================================
    ok 10 test_invalid_addr_free-memcache

4.4 corruption

    # test_corruption: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=left, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: memory corruption in test_corruption+0x114/0x1c0

Corrupted memory at 0xffffff8007e28020 [ 0x2a . . . . . . . . . . . . . . . ] (in kfence-#22):--发生corruption的错误数据和地址，以及栈回溯。
 test_corruption+0x114/0x1c0
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

kfence-#22: 0xffffff8007e28000-0xffffff8007e2801f, size=32, cache=kmalloc-32--参照错误地址，表示写了object的右侧为0x2a。

allocated by task 52 on cpu 0 at 2.735704s:
 test_alloc+0x164/0x2e0
 test_corruption+0x6c/0x1c0
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

freed by task 52 on cpu 0 at 2.735732s:
 test_corruption+0x114/0x1c0
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

CPU: 0 PID: 52 Comm: kunit_try_catch Tainted: G    B            N 6.6.32 #10
Hardware name: linux,dummy-virt (DT)
==================================================================
    # test_corruption: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=right, cache=0
==================================================================
BUG: KFENCE: memory corruption in test_corruption+0x160/0x1c0

Corrupted memory at 0xffffff8007e2cfdf [ 0x2a ] (in kfence-#24):
 test_corruption+0x160/0x1c0
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

kfence-#24: 0xffffff8007e2cfe0-0xffffff8007e2cfff, size=32, cache=kmalloc-32--参照错误地址，表示写object的左侧地址为0x2a。

allocated by task 52 on cpu 0 at 3.047675s:
 test_alloc+0x164/0x2e0
 test_corruption+0xb4/0x1c0
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

freed by task 52 on cpu 0 at 3.047705s:
 test_corruption+0x160/0x1c0
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

CPU: 0 PID: 52 Comm: kunit_try_catch Tainted: G    B            N 6.6.32 #10
Hardware name: linux,dummy-virt (DT)
==================================================================
    ok 11 test_corruption
    # test_corruption-memcache: setup_test_cache: size=32, ctor=0x0
    # test_corruption-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=left, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: memory corruption in test_corruption+0x94/0x1c0...
==================================================================
    # test_corruption-memcache: test_alloc: size=32, gfp=cc0, policy=right, cache=1
==================================================================
BUG: KFENCE: memory corruption in test_corruption+0xd8/0x1c0...
==================================================================
    ok 12 test_corruption-memcache

 4.5 invalid access

==================================================================
BUG: KFENCE: invalid read in test_invalid_access+0x40/0xc4--invalid access的错误类型和现场。

Invalid read at 0xffffff8007dfa00a:--invalid access的地址和栈回溯。
 test_invalid_access+0x40/0xc4
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20

CPU: 0 PID: 72 Comm: kunit_try_catch Tainted: G    B            N 6.6.32 #10
Hardware name: linux,dummy-virt (DT)
pstate: 80000005 (Nzcv daif -PAN -UAO -TCO -DIT -SSBS BTYPE=--)
pc : test_invalid_access+0x40/0xc4
lr : kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
sp : ffffffc081203d80
x29: ffffffc081203dc0 x28: 0000000000000000 x27: 0000000000000000
x26: 0000000000000000 x25: 0000000000000000 x24: ffffffc08000bb60
x23: ffffffc080471388 x22: ffffffc08000b968 x21: ffffffc080f0bea8
x20: 0000000000000000 x19: ffffffc08000bb48 x18: ffffffffffffffff
x17: ffffffc080f48100 x16: 00000000f7170afe x15: 0000000000000000
x14: 0000000000000001 x13: ffffff8007d91d00 x12: 0000000000000002
x11: 0000000000000356 x10: 0000000000001940 x9 : ffffffc081203d80
x8 : 00000000213c60e9 x7 : 000000006870b6f4 x6 : 0015ef3c00000000
x5 : 0000000000000017 x4 : 00000000025bae10 x3 : ffffff8007dfa00a
x2 : ffffff8007dfa000 x1 : ffffffc080272bc0 x0 : ffffffc08000bb48
Call trace:
 test_invalid_access+0x40/0xc4
 kunit_try_run_case+0x6c/0x15c
 kunit_generic_run_threadfn_adapter+0x20/0x2c
 kthread+0xe0/0xe4
 ret_from_fork+0x10/0x20
==================================================================
    ok 21 test_invalid_access 

 

5 同类工具对比

特性	KFENCE	KASAN	SLUB_DEBUG
检测原理	抽样检测 + 警戒页	影子内存全量检查	对象元数据校验
CPU 开销	< 1%	2-5 倍	3-10 倍
内存开销	~1%	2-3 倍	15-50%
生产环境可用性	✓ (推荐)	✗ (仅调试)	✗ (仅调试)
错误检出延迟	实时	实时	异步（需主动触发检查）
支持错误类型	OOB/UAF/无效释放	全类型（含初始化前使用）	全类型（需配置）
内核版本要求	≥ 5.12	≥ 4.0	全版本
典型应用场景	生产环境常驻监控	开发/测试环境深度调试	内存泄漏/崩溃事后分析

6 最佳实践建议

1. 生产部署：

# 平衡检出率与开销
kfence.sample_interval=500
kfence.num_objects=1024

2. 调试模式：

# 最大化错误检出
kfence.sample_interval=10
kfence.skip_covered_thresh=0

3. 与 KASAN 协作：
- 开发阶段：用 KASAN 深度测试。
- 上线阶段：启用 KFENCE 长期监控。
4. 日志监控：

# 自动化错误告警
grep "BUG: KFENCE" /var/log/kern.log | alert_system

总结

- KFENCE 是生产环境内存安全的“守夜人”：以近乎零开销实现关键内存错误实时检测。
- 核心价值：在线上环境中提前拦截内存破坏型漏洞（如 UAF/OOB），避免演变为系统崩溃或安全事件。
- 适用场景：云服务器、容器平台、嵌入式设备等对性能敏感且需高可靠性的环境。