🥇Linux 7.1 | ProHoster

След като работи два месеца, Линус Торвалдс представи новата версия на ядрото Linux 7.1. Сред най-забележителните изменения: нов драйвер ntfsplus, първа фаза на прекратяване на поддръжката на CPU i486, премахване на стари Ethernet адаптери, премахване на протоколите ISDN и AX.25, активиране по подразбиране на механизма Intel FRED, поддръжка на BPF обработчици в io_uring, оптимизация на подсистемата за сваляне, поддръжка на субпланиратели в sched_ext, вход/изход в режим zero-copy в драйвера ublk, ioctl операция shutdown в Btrfs, динамично превключване на режима на изпълнение в драйвера amd-pstate, поддръжка на xattr за Unix сокети.

В новата версия са приети 17275 поправки от 2589 разработчици, размерът на патча е 57 MB (промените засягат 13528 файла, добавени са 751785 реда код, отстранени са 405916 реда). В предния выпуск имаше 15624 поправки от 2477 разработчици, размерът на патча е 56 MB. Около 41% от всичките изменения в 7.1 са свързани с драйвери за устройства, около 12% от измененията се отнасят до обновление на код, специфичен за хардуерни архитектури, 14% е свързано със стековете на мрежата, 5% с файловите системи и 3% с вътрешните подсистеми на ядрото.

Основни нововъведения в ядрото 7.1 (kernelnewbies.org, lwn.net, opennet):

Дисковата подсистема, вход/изход и файловите системи

В състава е приета нова реализация на файловата система NTFS — ntfsplus, основана на кода, премахнат от ядрото на класическия драйвер ntfs. Старият драйвер е преработен, разширен с възможност за запис на данни и адаптиран за поддръжка на съвременни възможности, като например използване листи от страници за памет (folios) вместо структура buffer_head. В новия драйвер е реализирано отложено разпределение на блоковете, което е довело до висока производителност на операциите по запис и намаляване на фрагментацията. За буферираните операции по запис/четене, директен вход/изход, мапиране на екстентите и операции по запис/четене на страници е използвана библиотеката iomap. В тестовете iozone драйверът ntfsplus се оказа с 3-5% по-бърз от ntfs3 при запис в мононизм режим и с 35-110% при използване на 4 потока. Скоростта на четене на ntfsplus и ntfs3 е приблизително на едно ниво. Драйверът ntfs3 остава в състава на ядрото и в него са внесени са поправки и малки подобрения.
Добавена е поддръжка за генериране и верифициране на данни за проверка на целостта T10 (deepwiki.com) на ниво файловата система, а не на блочно устройство, което позволява постигане на повишаване на производителността на операциите по четене.
В драйвера за блочни устройства ublk, позволяващ да се изнесе специфична логика на страната на процеса в пространството на потребителя, е добавена поддръжка на вход/изход чрез споделена памет без копиране на данни между буферите (режим zero-copy).
За самошифроващи блочни устройства SED-OPAL добавени ioctl за управление на режима Единствен потребител и е реализирана команда STACK_RESET.
В Btrfs е обявена стабилната поддръжка на ioctl операцията shutdown, позволяваща превеждането на ФС в състояние, при което се предприемат опити за завършване на вече стартирани операции, но се блокират всички нови операции.
В exfat е реализирана възможността за резервиране на празни области чрез извикване на fallocate().
В файловата система CIFS е добавена поддръжка за създаване на временни файлове с флага O_TMPFILE.
В системен повик fsmount() добавена е опция FSMOUNT_NAMESPACE, създаваща ново пространство от имена на точки за монтиране за монтираната файловата система. В системните повиквания clone3() и unshare() са добавени флагове за връщане на ново пространство от имена на точки за монтиране, съдържащо само монтирана празна ФС-заместител на база nullfs, драйвер fs-dax с ФС-интерфейс към устройства DAX (Direct Access).
В NFS-сервер е добавена защита от атаки по подбиране на файлови дескриптори, реализирана чрез заверяване на дескрипторите с криптографски подпис. Защитата се включва чрез опцията за монтиране sign_fh.
Добавен символен драйвер fs-dax, предоставящ интерфейс за взаимодействие с устройства DAX (kernel.org) (Direct Access), поддържащи работа в обход на страниците кеш. Указаният интерфейс е необходим за интеграцията в ядрото на файловата система famfs, разположена в оперативната памет.
В файловата система Ceph реализиран събиране на метрики за вход/изход, свързани с подразделите.

Памет и системни услуги

Приета първата серия изменения за прекратяване на поддръжката на процесори i486. От Kconfig са премахнати опциите за компилиране на ядрото с поддръжка на процесори 486DX, 486SX и AMD ELAN (CONFIG_M486, CONFIG_M486SX и CONFIG_MELAN), а от Makefile са изключени опции за компилиране на системи i486 (-march=i486). Кодът за фактическата поддръжка на работата на процесори i486 все още е оставен в ядрото, но компилирането за подобни системи сега изисква прилагането на патчове към компилационните файлове. Причините за премахване на поддръжката на процесори i486 са свързани с желанието да се освободи ядрото от усложнен код, емулиращ определени хардуерни операции, като CX8 (сравни и разменяй 8 байта) и TSC (брояч на цикли на CPU, използван в планиращия алгоритъм на задачите).
В драйвера amd-pstate, използван за управление на енергийното потребление на системи с AMD процесори, реализирано динамично превключване на настройки за производителност и промяна на поведенията по управление на захранването в зависимост от това дали се работи на стационарно захранване или на акумулатор. При стационарно свързване сега се активира режим performance, а при работа на акумулатор — balance_performance.
По подразбиране е активен механизъм Intel FRED (Flexible Return and Event Delivery), който позволява да се повиши ефективността и надеждността при доставката на информация за нискоуровневите събития. Увеличаване на производителността и намаляване на закъсненията се осигурява чрез връщането на събития с помощта на процесорна инструкция IRET вместо предаване на събития през таблицата IDT (Interrupt Descriptor Table). Увеличаването на надеждността се постига чрез отделна обработка на постъпването на събития в контекста на ядрото и контекста на потребителя, защита от вложено изпълнение NMI и запазване в разширен стек кадър на всички свързани с изключението регистри на CPU.
В подсистемата perf е добавена поддръжка на блокове за наблюдение на производителността на паметта (PMU — Performance Monitoring Unit), използвани в SoC NVIDIA Tegra410.
Ускорено е изпълнението на операции futex на системите ARM, благодарение на използването на инструкциите Arm 9.6 LSUI, които позволяват на ядрото да достъпва паметта на пространството на потребителя без предварително деактивиране на режима на защита. PAN (arm.com) (Privileged Access Never).
На системи с ARM процесори е подобрена поддръжката на разширението на архитектурата на набора от команди MPAM (Memory System Resource Partitioning and Monitoring) и е добавена възможност за нейното използване в пространството на потребителя за управление на ресурсите чрез механизма resctrl. MPAM осигурява маркиране на всяко достъпване до паметта с идентификатор на секция (PARTID, Partition ID) и идентификатор на групата за наблюдение (PMG, Monitoring Group ID). По отношение на PARTID може да се ограничи потреблението на ресурси, като например пропускателна способност на паметта или размер на кеша, така че определена група задачи да не заеме всички ресурси. В контекста на наблюдението, комбинацията между PMG и PARTID може да се използва за проследяване на потреблението на паметта при определени видове натоварване.
Добавено възможност за използване на режим в реално време (PREEMPT_RT) на 32-битови ARM процесори. По-рано поддръжката на PREEMPT_RT беше осигурена за архитектури x86 и x86-64, ARM64, RISC-V и LoongArch.
В системен повик clone3() добавени нови флагове: CLONE_NNP — забрана за получаване на нови привилегии в създадения процес; CLONE_AUTOREAP — автоматично приключване на процеса вместо превръщането му в зомби-процес до извършване на функцията wait() от родителския процес; CLONE_PIDFD_AUTOKILL — приключване на детския процес в случай на затваряне на свързания с него дескриптор pidfd (например, при приключване на родителския процес).
За всеки модул на ядрото в каталог /sys/module е добавен файл import_ns, съдържащ списък на импортираните пространства на символите (пространство на символи).
В системата на асинхронния вход/изход io_uring е добавена поддръжка за използването на подсистемата BPF за създаване на обработчици. Например, основният цикъл на диспетчеризация може да бъде заменен с BPF-програма.
В подсистемата BPF модернизиран анализ на използването на стека, което значително ускори проверката от верификатора на много BPF-програми.
С цел оптимизиране на производителността преписан подсистемата hrtimer (високочестотен таймер). Планировчикът на задачите сега може да използва таймери с висока резолюция без загуба на производителност вместо по-малко точни таймери.
Продължава пренасяне на промените от клона Rust-for-Linux, свързани с използването на езика Rust като втори език за развитие на драйвери и модули на ядрото (поддръжката на Rust не е активирана по подразбиране и не води до включване на Rust в задължителните компилационни зависимости на ядрото). До версия 1.85 (доставяна в Debian 13) са повишени изискванията към версията на Rust, необходима за компилация на компонентите на ядрото. Добавена е експериментална Kconfig-опция CONFIG_RUST_INLINE_HELPERS за встраиване на C-прослоек в Rust-код по време на компилация (оптимизацията ускори работата на блочния драйвер null с 2%). Добавен е макрос ‘const_assert!’. Разширени са възможностите на модулите sizes, clk, ptr, sync, error.
В механизма SCHED_EXT, позволяващ използването на BPF за създаване на CPU планировчици, е добавена началната възможност за създаване на вложени планировчици (sub-scheduler), чрез които за всяка cgroup може да бъде активиран собствен планировчик на задачите.
Продължена е оптимизацията на подсистемата за подмяна (swap). Премахната е старата структура swap_map, заменена с механизъм «Swap Table». Промяната е позволила повишаване на производителността и намаляване на консумацията на памет в подсистемата за подмяна.
В подсистемата DAMON (Data Access MONitor), позволяващ да се проследява достъпа на процеса до данни в оперативната памет (например, може да се установи до какви области от паметта е имал достъп процесът и кои области на паметта не са били използвани), е добавена подкрепа на различни алгоритми за автоматично настройване на квоти.
В подсистемата за трасировка е реализирана концепцията за външни циклични буфери, позволяваща извличане на данни от трасировката от виртуални машини. Функционалността е активирана в хипервизорите KVM и nVHE за предаване на данни от трасировката от гостуващата система към хоста.
В подсистемата RV (kernel.org) (Runtime Verification), предназначена за проверка на коректността на работата на високо надеждни системи, добавени компоненти за мониторинг "stall" за проследяване на задачи, чието изпълнение временно е спряно или блокирано, и "deadline" за анализ на поведението на планировчика.

Виртуализация и сигурност

По подразбиране е зададен флаг PROC_MEM_FORCE_PTRACE, позволяващ заобикаляне на правата за достъп до паметта на процеса чрез файл /proc/PID/mem само за процеси, които използват системния повик ptrace() за отстраняване на грешки.
Добавен нов набор от hook-ове за LSM-модули (Linux Security Module), опростяващ внедряването на политики за стекови файлови системи, като overlayfs. В LSM също така е добавен hook за управление на достъпа до Unix-сокети, който задействан в LSM-модул Landlock за задаване на политики за достъп до Unix-сокети.
Вградена криптобиблиотека lib/crypto, предоставяща по-прости и бързи функции в сравнение с традиционния crypto API, е добавена подкрепа на алгоритми AES-CMAC, AES-XCBC-MAC, AES-CBC-MAC, GHASH и SM3. Добавени документация по lib/crypto.
Реализиран режим pKVM (Protected KVM) за строга изолация на анонимна памет с използване на разширения за виртуализация за архитектура AArch64. В този режим страниците от паметта на гостуващата машина се изключват от таблицата с виртуални адреси на хостовата система.
В хипервизора KVM е добавена поддръжка на петата версия на виртуалния контролер за прекъсвания ARM (VGICv5 — ARM Virtual Generic Interrupt Controller v5).

Мрежова подсистема

За unix-сокети, създавани от функцията socket(), е реализирана подкрепа на разширени атрибути на файлове (xattr) user.*. От приложенията се отбелязва задаването на етикети чрез разширени атрибути на Unix-сокетите, използвани за IPC Varlink, с цел да бъдат различавани от общата маса за наблюдение и отстраняване на грешки при IPC с помощта на BPF-програми. В systemd-journald разширените атрибути се планират да се използват за определяне на формата на логовете, свързани със сокета /dev/log.
Премахната поддръжка на протокол UDP-Lite (RFC 3828), който позволява доставяне на пакети с неправилна контролна сума, като се има предвид, че например частично повредените аудио и видео данни могат да бъдат възстановени на ниво кодек. Протоколът е премахнат, тъй като никой не го използва.
Премахната е възможност за компилиране на стек IPv6 под формата на модул в ядрото, който не е прилаган на практика (IPv6 или е вградено в ядрото, или напълно изключено), но усложнява поддръжката, тъй като при компилиране на IPv6 модул в ядрото (CONFIG_IPV6=m) множество подсистеми са принудени да добавят ненужни обработващи функции в случай на освобождаване на модула IPv6.

Оборудване

В драйвера AMDGPU включен нов дисплейен двигател (DC) за APU AMD серия HD 7000 (Sea Islands, GCN 1.1).
В драйвера Nouveau е добавена начална поддръжка на GPU NVIDIA GA100 на базата на микроархитектура Ampere.
Продължена е работата по drm-драйвера (Direct Rendering Manager) Xe за GPU на базата на архитектура Intel Xe, използвана в видео картите Intel от семейството Arc и интегрираната графика, започвайки с процесорите Tiger Lake. Добавена е поддръжка на графичната подсистема на процесорите Intel Nova Lake-P. Реализирани са очищаеми буферни обекти (Purgeable Buffer Objects).
Продължена е интеграцията на компонентите на драйвера Nova за GPU NVIDIA, оборудвани с GSP-фърмуери, използвани от серията NVIDIA GeForce RTX 2000 на базата на микроархитектура Turing. Драйверът е написан на езика Rust. Добавена е начална поддръжка на GPU на базата на микроархитектура Turing.
Добавен DRM-драйвер corebootdrm за изход на графиката чрез фрейм буфера на фърмуерите на базата на CoreBoot.
Добавено поддръжка на звукови ASoC AMD RPL DMIC, Cirrus Logic CS42L43, CS47L47, NVIDIA CPCAP и WM8962. Подобрена е поддръжката на звукови устройства с USB интерфейс: Huawei Headset, Focusrite Novation, MV-Silicon, Studio 1824, Arturia AF16Rig, Hotone Audio, Feaulle Rainbow, PreSonus AudioBox, Moondrop Ju Jiu, Scarlett 18i20.
Добавен драйвер yogafan за следене на скоростта на въртене на охладителя на лаптопи Lenovo Yoga, Legion и IdeaPad.
Добавено поддръжка на ARM платформи, SoC и устройства: Qualcomm Glymur, Qualcomm Mahua, Qualcomm Eliza, Qualcomm IPQ5210, Qualcomm apq8084 и ipq806x, Axis ARTPEC-9, ARM Zena, ARM corstone-1000-a320, Microchip LAN9691, Microchip PIC64GX, Rockchip RV1103B, Renesas RZ/G3L, NXP S32N79.
Премахната поддръжка на контролерите AHCI SATA и PCIe, използвани в SoC Baikal-T1, както и драйвери за таймер, памет, physmap, шина, hwmon, dwc и bt1-rom. Като основна причина за премахването е посочена липсата на поддръжка и незавършената интеграция на компонентите на платформата Baikal, производството на която в Русия беше прекратено през ноември 2025 година.
Премахнати са 12 драйвера за Ethernet устройства с интерфейси ISA и PCMCIA, произведени преди 2002 година, за които не са намерени потребители, използващи ги в работни системи. Също така от ядрото е изключена подсистема ISDN, реализация на протоколи AX.25, CAIF и Bluetooth CMTP (Common ISDN Application Programming Interface Message Transport Protocol), драйвери yellowfin (Yellowfin Gigabit-NIC), hamachi (Hamachi GNIC-II), hamradio (Amateur Radio), inport и logibm (busmouse). Причината за изтриването е отсъствието на активни поддържащи лица на фона на увеличаването на броя на грешките, открити с помощта на syzbot и AI инструменти, които никой не се заема да поправи, и цялата тежест на отстраняване на сериозни проблеми пада върху поддържащите основните мрежови подсистеми на ядрото. Общият брой на изтрития код е над 140 хиляди реда.

Източник: linux.org.ru