中国计算机学会CCF的A类国际会议HPCA2021发表了华中科技大学武汉光电国家研究中心华宇教授课题组的研究成果“A Write-Friendly and Fast Recovery Scheme for Security Metadata in Non-Volatile Memories”。

为了保护非易失内存中数据的安全性和完整性，现有工作在非易失内存中构建了具有加密功能的完整性树，引入了大量的安全元数据。然而在系统崩溃并恢复之后，缓存中的安全元数据丢失，导致非易失内存中的旧元数据无法继续保护系统安全。现有的恢复元数据的方案面临着刷新所有元数据会引起大量内存写和降低系统性能的问题，同时恢复安全元数据需要很长的恢复时间，严重影响系统可用性。此外，在恢复过程中非易失内存也可能被攻击，导致不正确的系统恢复。

图1STAR方法的整体架构

为了解决上述问题，武汉光电国家研究中心华宇教授课题组提出了低写开销、快速的、正确的安全元数据恢复方案，称为STAR，如图1所示。STAR使用counter-MAC协同结构存储安全元数据的修改值而不引起额外的写开销。在快速恢复方面，STAR使用位图行来记录旧数据的位置并只恢复旧数据。同时，STAR提出cache-tree结构来验证恢复过程的安全性。如图2所示，和前沿的元数据恢复工作相比，STAR减少了92%的额外写操作。

图2STAR在各个负载下的写流量

研究工作得到了国家重点研发计划(2016YFB1000202)和国家自然科学基金(61772212)等项目的资助。武汉光电国家研究中心华宇教授为论文通讯作者，其博士生黄建明为第一作者。