Windows 10 19H1 reduziert Spectre-Auswirkungen auf Leistung massiv

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Anfang des Jahres erschütterten die als Spectre und Meltdown bekannt gewordenen Schwachstellen die Technikwelt. Ein gravierender Punkt, dass diese Lücken so große Folgen hatten, war der Umstand, dass sich vor allem Spectre-Variante 2 nicht patchen ließ, ohne dass die Leistung signifikant darunter leidet. Microsoft setzt nun eine Gegenmaßnahme um, die nahezu ohne Leistungseinbußen arbeitet. Auch gut zehn Monate nach dem Bekanntwerden des Schwachstellen-Duos (bzw. -Trios) ist das Thema noch immer nicht ganz durch. Zwar sind Spectre und Meltdown mittlerweile auf allen Plattformen geschlossen und das, ohne dass sie jemals ausgenutzt wurden, aber nicht alle Gegenmaßnahmen waren optimal.

So war es mitunter möglich, dass die Performance eines PCs um bis zu 30 Prozent einbricht, nachdem man den jeweiligen Microcode-Patch eingespielt hat. Anfangs musste es bei Spectre und Meltdown schnell gehen, damit ja keine Angriffe möglich werden, inzwischen geht es um die Optimierung.

Yes, we have enabled retpoline by default in our 19H1 flights along with what we call "import optimization" to further reduce perf impact due to indirect calls in kernel-mode. Combined, these reduce the perf impact of Spectre v2 mitigations to noise-level for most scenarios. https://t.co/CPlYeryV9K
— Mehmet Iyigun (@mamyun) 18. Oktober 2018

19H1 ist das Frühjahrs-Update 2019

Microsoft hat nun begonnen, das Retpoline-Konzept umzusetzen. Der Microsoft-Entwickler Mehmet Iyigun, Mitglied der Windows/Azure-Kernel-Teams, bestätigt, dass das Redmonder Unternehmen in ersten 19H1-Flights für Windows 10 Retpoline aktiviert habe. Zuvor ist Alex Ionescu der nun aktivierte "Retpoline Kernel" aufgefallen. Bei einem Benchmark-Test des Dateisystems auf einem Surface Pro 4 mit 19H1 habe er dabei erfreut "große Verbesserungen bei der Transfer-Geschwindigkeit" festgestellt.

Iyigun schreibt, dass man Retpoline gemeinsam mit einem Feature namens "Import Optimization" aktiviert hat. Beide Maßnahmen haben eine Reduktion der negativen Auswirkungen auf die Performance auf "Hintergrundrauschen" zur Folge, das bedeutet Einbußen von gerade einmal ein oder zwei Prozent.

Retpoline ("Return Trampoline") ist ein Konzept, das Google-Entwickler Paul Turner recht bald nach der Entdeckung von Spectre erdacht hat, es spricht Variante 2 an. Das ist die schwerwiegendste Schwachstelle des ursprünglichen Meltdown/Spectre-Trios und ist auch die einzige, die sich auf die Leistung negativ auswirkt. Bei Retpoline werden indirekte Branches von der spekulativen Ausführung ausgenommen, eine detaillierte Beschreibung dieser Lösung ist auf dem Linux Kernel Mailing List-Archiv zu finden.