要性能还是要安全？Intel漏洞性能测试对比

爱国者

这两天Intel再一次来到了风暴的中心。继之前ME爆出严重的安全漏洞之后，Intel CPU再一次爆出安全漏洞。

比较要命的是这一次的漏洞修复会带来一定的性能损失。一时间各种消息风声鹤唳，什么CPU性能会掉30%，Intel CEO提前卖掉股票跑路等等。

但是八卦归八卦，我们还是应该冷静下来看一下，这次的漏洞门对我们的日常使用到底有多少影响。

关于本次漏洞：

这次爆出的漏洞分为“Meltdown”和“Spectre”两个部分，两者的原理基本相同，但是攻击深度有区别。Meltdown是攻击到系统内核层面（例如WIN10系统的核心部分），Spectre则会直接访问系统内存，所以理论上破坏力更大。

现在微软提供的系统补丁是针对Meltdown，Spectre则因为更为复杂，所以暂时还没有修复，只是由于攻击难度比较大，所以暂时还没有明确的攻击事件。

目前来看Meltdown漏洞会影响到Intel和ARM不会涉及，AMD。Spectre则会影响到Intel\AMD\ARM三家大厂。

由于Intel对猜测指令依赖性比较强，所以在这次的事件中波及最大。ARM虽然做了一些防御措施，但是有部分产品线是彻底沦陷的。AMD Ryzen因为是重新开发的，所以Meltdown不会涉及，但是Spectre一样还是会中招。

之所以产生如此之大的争议，主要就是因为打上系统补丁之后CPU性能会有下降。

从原理上简而言之，就是恶意程序可以利用CPU在指令集上的漏洞，触发CPU内部的猜测指令，使CPU会访问系统内存、缓存中所有的部分，从而获取敏感信息。

只是这个攻击方式需要被攻击的数据在攻击触发时刚好出现在内存、虚拟内存或CPU缓存中，病毒必须足够聪明，所以攻击难度比较大。

比较可怕的是这个漏洞同样可以攻击到RING 0层面，也就是Intel ME这个级别的CPU厂商保留区，理论上可以完全控制这台电脑。

那么问题来了，为什么CPU内部会存在一个横贯20多年的漏洞？（Intel宣称1995年起的产品都中招）

主要原因就是性能与安全的平衡。性能与安全、稳定性、成本之类的东西互相之间就像是跷跷板，产品设计的时候要考虑互相之间的平衡。

打个比方我们家用的内存，理论上每运行600万次读写必然会出现一次错误，但是这对于消费级来说问题不大，所以就保留了下来。对应的在服务器级上，就要采用ECC内存，但是这就会带来不少代价，价格会贵不少，超频性能、延迟上也会比较难看。

而CPU作为一个综合性的处理芯片，内部结构复杂，采用一些取巧的算法就很好理解了，不然CPU都做不出来。估计这个漏洞是硬件架构导致的逻辑漏洞。

比方说芯片中会有“与门”这个元件，两个输入端入1和入2都显示为真，这个时候输出端才会显示为真，否则为假。那当首先检测的入1就是假，是不是入2就可以不检测了，反正输出的都是假。猜测指令的目的就是为了减少环节提升效率。

以上的文字确实比较深奥，为了帮大家更容易理解，我来换个比喻帮助大家理解。

CPU厂商就好比是一家做羊肉串的饭店。照道理羊肉串的竹签必须要先洗干净，高温消毒，再照紫外线，最后再检测才能去烤肉，但是烧烤的时候其实就可以把竹签杀菌杀干净。

CPU厂商觉得他的烤串都是现串现烤，竹签上的病菌来不及产生毒素，所以CPU厂商就选择洗干净，然后火烤，把中间高温消毒、照紫外线给省了。这个漏洞就好比是病菌利用这个时间差产生了足够的毒素，结果吃的人就拉肚子了。不是特别确切，但是大致就是这个感觉。

由于打上这个补丁会让CPU一部分的取巧的算法被屏蔽，所以会影响一定的性能。这对数据中心的影响最大。

接下来我就针对家用环境先进行一下初步的测试。

测试平台：

这次的测试平台是I5 7500。这边利用到的是我正好做到一半的测试。本来想做一篇7500对比8100的内容，结果现在系统环境发生了明显的变化，所以之前的测试等于作废。所以这个做到一半的测试就被我拉过来对比。

从Intel给出的说法，6、7、8三代受到的影响比较小。

针对老平台的测试我还需要有时间准备，所以先针对市售比较集中的产品吧。

爱国者

性能测试结论：

系统带宽测试中，可以看到变化比较明显的是L3的读写有一定幅度的下滑。这应该跟指令集的命中率有关。 

CPU理论性能上，总体变化也不大，可以看到整数和浮点运算都有小幅度的下滑。

CPU基准测试会包含较多不同的软件，大多也是出现比较小的性能下降。

CPU渲染测试，从CINEBENCH上看他也是一样，差距可见但不大。

3D物理测试是截取3D基准测试的物理计算部分，这是跟CPU有关的项目，情况同上。

3D基准软件测试比较好玩，打了补丁之后总体居然提升了1%。不过特定软件在高负载下性能下滑比较明显，比方说3DM11的X分，Catzilla的4K测试。游戏性能还来不及测试，后续补上。

测试总结：

其实结论很简单，对于6、7、8三代影响不会很大（因为都是马甲，7500可以类比很多产品）。

从性能来说是会性能下滑肉眼可见，但是幅度很小，所以用1151四核的人可以不必太纠结。

按照目前得到的说法，六代酷睿之前的产品受影响比较大，越早的产品相对受影响会越大。给大家一个参考，4790K预计会有8%左右的性能下滑。

关于本次的测试：

由于是突发事件，所以没有足够的时间进行性能测试。集合目前看到的一些文章，对游戏和NVMe SSD的影响预计会大于基准测试。

关于基准测试的部分，也有部分人说CINEBENCH性能下降非常显著（CHH上7300U）可能是CPU本身比较弱，在后台较杂的家用环境下，补丁的负优化效果被放大了。

关于更新策略：

这个事件中，大家最纠结的应该就是“要不要打这个补丁”。

从目前的测试来看，6、7、8三代酷睿的受影响程度会比较小，可以考虑先打上这个补丁，但是对于之前的产品，由于补丁的性能影响会比较大，且攻击方式比较特殊，没有具体的攻击案例，所以可以考虑观望一下。

关于Intel自身：

虽然目前测试下来，对于家用电脑，比较新的CPU预计性能影响不会太大，但是从这个事件上来说，似乎Intel也是早有准备。

因为之前6700K首发的时候，我就发现一个比较奇怪的问题，67K的整数性能调整很大，24和32位整数性能加强了很多；CPU缓存的带宽也提升很明显；同时CPU性能受到内存性能的影响也变大。但是总体性能与4790K的差异并不够明显。

之前我认为可能是酷睿架构经历这么多年的演变，架构程度度太高，所以提升计算能力也无法继续提升性能，但是这个漏洞影响到的就是内存与缓存的性能（是不是刚好跟上面的对上了？），所以似乎六代酷睿的时候，Intel已经为这个补丁的爆发做了准备。

如果真的是这样的话，至少新产品问题会比较少，也算是聊表安慰。