【发布时间】：2012-07-05 23:27:24
【问题描述】：
我正在编写一个需要调用不安全本机代码的 Windows Java 应用程序，并且我需要阻止此代码访问 Java 对象和 JVM 数据结构，否则它可能会使 JVM 崩溃或侵入敏感数据。在你问之前，这个本机代码已经过验证——它只能调用几个 API，不能有某些指令，所以我们知道它不会 VirtualProtect 自身或其他内存区域来获得更多访问权限和乱七八糟的东西。
无论如何，我的第一次尝试是将此代码包装到一个单独的进程（沙箱）中，并使用 IPC 与 Java 对话。有一个 JNI DLL 在 Java 端执行 IPC 工作。基本上，每次我们需要运行不安全的本机代码时，我们的 Java 应用程序都会调用一个 JNI 函数，该函数使用自动重置 Windows 事件唤醒沙箱，然后等待完成。沙盒运行不安全的本机代码并使用另一个自动重置 Windows 事件唤醒 JVM，然后生活继续。如果不是那么慢就完美了。
问题是不安全的本机代码可能包含一些执行非常快速的计算的函数，并且可以从 Java 中调用数百万次，因此调用开销应该是最小的。但是这种开销是巨大的，因为 JVM 通过 Windows 事件唤醒沙箱，当沙箱返回时反之亦然。这个过程是进程内（非 IPC）解决方案的 8 倍，其中不安全的本机代码被包装在 JNI DLL 中（因此调用发生在同一个线程中，在同一个时间片中）。
我的第一个猜测是，当 JVM 唤醒沙箱时，Windows 只会将沙箱线程置于就绪集，因此它只会在几毫秒后运行。当沙盒返回时也会发生同样的情况。不算两个（可能很昂贵的）上下文切换。
Microsoft 文档 here 说明如下：
如果一个较高优先级的线程可以运行，系统将停止执行较低优先级的线程（不允许它完成使用它的时间片），并将一个完整的时间片分配给较高优先级的线程。
为了测试这个理论，我将 THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL 分配给沙盒线程。有一些收获。性能从进程中（非 IPC）解决方案的 8 倍提高到 5 倍。但我需要更多，否则这个 Java 应用程序可能无法投入生产！
您可以通过两种方式帮助我：
告诉我是否有更快的方法来唤醒另一个进程，例如强制上下文切换或执行进程间过程调用。
告诉我如何在进程内运行不安全的本机代码时保护 JVM。听说 Google Native Client 是这样做的，但是我只找到了this documentation。如果您了解更多，请提供有关如何实施的更详细信息的链接。
【问题讨论】：
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您是否追查过性能问题是 Windows 事件还是您的 IPC？通常，我希望 IPC 成为限制因素。
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是的，我已经隔离了。 IPC 使用共享内存告诉沙箱要执行哪个本机函数及其参数。 JNA DLL 写入此内存，而沙盒只是读取、调用不安全代码并写入结果。除非参数是大缓冲区，否则这些内存读/写操作在进程内解决方案中导致的开销不到 10%。所以它不是IPC。缓慢肯定与 Windows 事件或上下文切换有关。
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我也很好奇您要防范哪些威胁？显然，在第二个进程中运行是最好的保护，但它可能有助于了解您是否想要定位特定的东西。例如，您是否担心它会写入其他内存区域、捕获异常，或者只是对任何不可预见的事物进行一般保护？
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本机代码不得访问 JVM 内存（用于读取或写入）。理想情况下，它不应执行无限循环或无限等待。使用另一个进程，我们可以根据应答超时杀死它，但这不是一个强要求。但是必须禁止访问JVM内存。
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另外，本机代码不能调用危险的API，如CreateThread、CreateProcess、LoadLibrary、VirtualProtect、GetProcAddress等。但是我们可以通过代码验证来轻松防止它。
标签： windows performance memory process ipc