MPA: Ataque De Negaçao

Memory Performance Attacks: Denial of Memory Service in Multi-Core Systems

Suliane de Oliveira Carneiro

[e-mail]

1. Introdução

Atualmente é muito comum encontrar na indústria tecnológica sistemas de memória que possui vários chips em um mesmo núcleo. A idéia de se possuir mais chips é que amplie o poder de processamento em relação às arquiteturas single-core. No entanto, foram realizados alguns testes que provam que algumas arquiteturas multi-core ao compartilhar a memória DRAM na execução de duas aplicações dividem injustamente o espaço na memória. Essa falha de uso injusto de memória é denominada Ataque de Negação de Serviço (DoS), que ocorre quando uma aplicação faz uso intensivo e/ou abusivo de memória e interfere em outros programas resultando, assim, numa redução do rendimento da aplicação.

1.1. O que causa o problema?

O problema é que os sistemas de gerenciamento de memória DRAM atuais não fazem distinção entre as requisições de threads diferentes, isso porque não se dá para distinguir o comportamento da aplicação se ela será um ataque de negação ou não. Portanto, os sistemas multi-core são vulneráveis a ataques de negação de serviço e exploram injustamente o sistema de memória. As políticas de escalonamento de DRAM são processos inconscientes e injustos. O Row-hit first, por exemplo, dá preferência às threads com maior prioridade, já o oldest-first, prioriza as threads que fizeram mais requisições. No artigo os autores determinam que um aplicativo que pode destruir o desempenho de memória relacionada à de outro aplicativo em execução em um núcleo de processamento diferente no mesmo chip será chamado de Memory Performance Hog (MPH).

2. Motivação

Foram consideradas duas aplicações testes para motivar a solução do problema. Uma delas é uma versão modificada do STREAM [1], um aplicativo que através da memória executa e transmite operações em duas matrizes unidimensionais e, o outro aplicativo, chamado RDARRAY, é quase exatamente o oposto do STREAM em termos de sua localização de row-buffer, que é uma linha de armazenamento localizada em cada banco dentro do sistema de memória. Localização essa que sempre irá determinar que a aplicação que chegar primeiro no row-buffer terá prioridade de execução. Devido a prioridade do STREAM ser how-hit o aplicativo sempre terá preferência e maiores desempenhos apontados nos gráficos, porém, será uma aplicação (MPH) pois, em todos os testes realizados ele sempre irá influenciar injustamente no desempenho de outra aplicação, neste caso o RDARRAY.

3. Proposta de Solução

Os autores propõem fazer o uso do FairMem, um algoritmo, que inclusive foi patenteado no ano de 2012. Este algoritmo atua juntamente com o controlador de memória fazendo um escalonamento entre as aplicações e, portanto, reduz o risco de ataques de negação de serviço. A idéia deste novo algoritmo, é diminuir a largura de banda de memória equilibrando o tempo de vida de diferentes threads.

4. Resultados

Neste