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Intel: Schwerwiegender Fehler in Skylake und Kaby-Lake-CPUs

reported by doelf, Montag der 26.06.2017, 16:15:05 Uhr

Intels aktuelle Prozessoren der Baureihen Skylake und Kaby Lake haben ein schwerwiegendes Problem mit dem HyperThreading. Der Fehler führt zu einem unvorhersagbaren Verhalten und kann beispielsweise Abstürze und Datenverluste verursachen. Microcode-Updates, welche über neue Firmware-Versionen oder Linux bereitgestellt werden, können das Problem in vielen Fällen korrigieren.

Der Fehler, welcher neben Linux auch andere Betriebssysteme wie Windows oder macOS betrifft, wurde erstmals in der zweiten Jahreshälfte 2016 von Nutzern des OCaml-Compilers gemeldet und konnte in den Folgemonaten auf Skylake-Prozessoren mit aktiviertem HyperThreading eingeschränkt werden. Mark Shinwell, einer der OCaml-Entwickler, kontaktierte Intel, bekam aber keine Rückmeldung. Erst als Intel Anfang April 2017 ein Microcode-Update bereitstellte und darin ein Problem (Errata) mit dem HyperThreading dokumentierte, erkannte Shinwell den Zusammenhang und meldete diesen bei der Linux-Distribution Debian. Dort stellte Henrique Holschuh den Bug in die Mailing-Liste für Entwickler ein. Hier nun Intels Problembeschreibung:

"Errata: SKZ7/SKW144/SKL150/SKX150/SKZ7/KBL095/KBW095
Short Loops Which Use AH/BH/CH/DH Registers May Cause Unpredictable System Behavior.

Problem: Under complex micro-architectural conditions, short loops of less than 64 instructions that use AH, BH, CH or DH registers as well as their corresponding wider register (e.g. RAX, EAX or AX for AH) may cause unpredictable system behavior. This can only happen when both logical processors on the same physical processor are active.

Implication: Due to this erratum, the system may experience unpredictable system behavior."

Zusammenfassung: Werden die Register AH, BH, CH oder DH bzw. die erweiterten Register RAX, EAX oder AX in kurzen Intervallen von weniger als 64 Instruktionen benutzt, können die beiden logischen Prozessoren aus dem Tritt geraten. Die Folge ist ein nicht vorhersagbares Verhalten, welches üblicherweise Speicherfehler verursacht, welche wiederum zu Datenverlusten oder Systemabstürzen führen können.

Für Skylake-Prozessoren der Modellreihen 78 und 94, jeweils im Stepping 3, wurde das Problem im Microcode 0xb9/0xba oder neuer behoben. Diese Updates sind auch im Linux-Microcode-Release 20170511 enthalten. Anders sieht es bei den Kaby-Lake-CPUs aus, denn für diese gibt es noch kein passendes Linux-Update. Daher muss man eine UEFI-Firmware mit dem Microcode 0x5d/0x5e oder neuer einspielen, welche das HyperThreading vermutlich ebenfalls repariert. Eine offizielle Bestätigung seitens Intel steht jedoch noch aus, weshalb das Debian-Projekt zur Deaktivierung von HyperThreading bei den Kaby Lakes rät. Sollte es keine überarbeitete UEFI-Firmware geben, kommt man um das Deaktivieren eh nicht herum. Wer einen Skylake oder Kaby Lake ohne HyperThreading verwendet, hat indes nichts zu befürchten.

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