Влияние компонентной базы на технические решения

 

Однако в реальной жизни реализация решения с NAND, состояние которой управляется посредством контакта WP, не так просто, как мы предполагали до сих пор. Дело в физике работы этого типа памяти. Технология изготовления памяти такова, что далеко не все ячейки в процессе производства и использования являются пригодными для использования. Заметная часть ячеек не проходит первоначальную проверку записью—чтением. Такие ячейки являются производственным браком (МВВ, manufactured bad blocks), помечаются и в таком виде поступают в продажу. В начале использования в процессе форматирования вычисляются адреса МВВ, которые помещаются в таблицы файловой системы, для предотвращения их использования.

В процессе эксплуатации (в подавляющей части — при записи) количество непригодных для использования блоков памяти растёт со временем. Для выявления деградации блоков используются последовательные операции записи–чтения. Если несколько попыток оказываются неуспешными, то блок признаётся непригодным.

Такие блоки помечаются, как непригодные для использования, их адреса записываются в те же таблицы файловых систем.

Однако, если память находится в состоянии RO, то не только вредоносные, но и контрольные операции записи не могут быть выполнены.

Такая же ситуация возникает при процедуре выравнивания износа (Wear Leveling), которая применяется для увеличения срока эксплуатации памяти.

Эта особенность могла бы быть учтённой программным обеспечением следующего уровня, но это невозможно, так как в этом случае ошибка записи в таблицы файловой системы не диагностируется, а система «зависает» в бесконечных попытках все-же записать эту информацию.

Несомненно, это ошибка программного обеспечения, но ее невозможно исправить, так как драйверы памяти NAND являются проприетарным ПО.

Отметим ещё раз, что блоки памяти деградируют в основном при выполнении операций записи. Если отключить механизмы поиска и разметки непригодных для использования блоков и выравнивания износа, то описанные выше компьютеры, не требующие замены образа, могут использоваться достаточно долго. Но при необходимости замены образа — необходимо искать другие решения.

 

Фильтр команд

 

Более современным видом памяти является память с организацией eMMC. Такая память представляет собой NAND и микроконтроллер в одном корпусе. Функция микроконтроллера — выполнение всех процедур, блокирующих негативные особенности NAND. Это удобно, так как отпадает потребность в проприетарном драйвере. Но при этом теряется возможность физического перевода памяти в режим RO. В свою очередь, система команд микропроцессора eMMC довольно сложна с точки зрения защиты информации, так содержит групповые операции, связанные, в том числе, и с командами записи.

Этот недостаток можно устранить [49], если подключать eMMC через активный фильтр команд (ФК), задача которого — в режиме RO, устанавливаемом физически или через РКБ, не пропускать команды, с помощью которых может быть выполнено изменение состояния памяти, и информацию о наличии нештатной ситуации (НШС) направлять на РКБ. В свою очередь, РКБ может управлять работой микропроцессора (например, отключать его в случае подозрения на «вторжение»). В этом случае фрагмент структуры компьютера может быть таким, как на рис. 25.

Рис. 25. Последовательное подключение активного фильтра

 

Возможен и другой вариант подключения активного фильтра – не последовательно, а параллельно памяти eMMC. В этом случае при обнаружении «опасной» команды фильтр будет подавать на процессор (непосредственно и/или через РКБ) команду остановки (рис. 26).

Рис. 26. Параллельное подключение активного фильтра