Версия на ядрото на Linux 5.12

След два месеца разработка Линус Торвалдс представи версията на Linux ядрото 5.12. Сред най-забележителните промени: поддръжка за зонирани блокови устройства в Btrfs, възможност за картографиране на потребителски идентификатори за файловата система, почистване на наследени ARM архитектури, „нетърпелив“ режим на запис в NFS, механизмът LOOKUP_CACHED за определяне на файлови пътища от кеша , поддръжка на атомарни инструкции в BPF, система за отстраняване на грешки KFENCE за идентифициране на грешки при работа с памет, режим на запитване на NAPI, работещ в отделна нишка на ядрото в мрежовия стек, ACRN хипервизор, възможност за промяна на модела за изпреварване в движение в задачата планировчик и поддръжка за LTO оптимизации при изграждане в Clang.

Новата версия включва 14170 (в предишната версия 15480) корекции от 1946 (1991) разработчици, размерът на корекцията е 38 MB (промените засягат 12102 (12090) файла, добавени са 538599 (868025) реда код, 333377 (261456) редовете бяха изтрити). Около 43% от всички промени, въведени в 5.12, са свързани с драйвери на устройства, приблизително 17% от промените са свързани с актуализиране на код, специфичен за хардуерни архитектури, 12% са свързани с мрежов стек, 5% са свързани с файлови системи и 4% са свързани с вътрешни подсистеми на ядрото.

Основни иновации:

• Дискова подсистема, I/O и файлови системи
  • Въведена е възможност за картографиране на потребителски идентификатори за монтирани файлови системи (можете да картографирате файлове на един потребител на монтиран чужд дял с друг потребител в текущата система). Картографирането се поддържа за файлови системи FAT, ext4 и XFS. Предложената функционалност улеснява споделянето на файлове между различни потребители и на различни компютри, включително картографиране ще се използва в механизма за преносима домашна директория systemd-homed, което позволява на потребителите да преместват своите домашни директории на външен носител и да ги използват на различни компютри, картографиране потребителски идентификатори, на които не съвпада. Друго полезно приложение е организирането на предоставянето на споделен достъп до файлове от външен хост, без действително да се променят данните за собствениците на файловете във файловата система.
  • Пачовете LOOKUP_CACHED са въведени в ядрото, което позволява операции за определяне на файлов път от потребителското пространство без блокиране, само въз основа на данните, налични в кеша. Режимът LOOKUP_CACHED се активира в извикването openat2() чрез подаване на флага RESOLVE_CACHED, при който данните се обслужват само от кеша и ако определянето на пътя изисква достъп до устройството, се връща грешката EAGAIN.
  • Файловата система Btrfs добави първоначална поддръжка за зонирани блокови устройства (устройства на твърди магнитни дискове или NVMe SSD, пространството за съхранение, в което е разделено на зони, които съставляват групи от блокове или сектори, към които е разрешено само последователно добавяне на данни, актуализиране на цялата група от блокове). В режим само за четене е реализирана поддръжка за блокове с метаданни и данни, по-малки от страница (подстраница).
  • Във файловата система F2FS е добавена възможност за избор на алгоритъм и ниво на компресия. Добавена е поддръжка за високо ниво на компресия за алгоритъма LZ4. Внедрена е опцията за монтиране checkpoint_merge.
  • Нова ioctl команда FS_IOC_READ_VERITY_METADATA е внедрена за четене на метаданни от файлове, защитени с fs-verity.
  • NFS клиентът прилага режим на „нетърпелив“ запис (writes=eager), когато е активиран, операциите за запис във файл се прехвърлят незабавно към сървъра, заобикаляйки кеша на страницата. Този режим ви позволява да намалите потреблението на памет, осигурява незабавно получаване на информация за края на свободното пространство във файловата система и в някои ситуации ви позволява да постигнете повишена производителност.
  • Към CIFS (SMB) са добавени нови опции за монтиране: acregmax за контрол на кеширането на файлове и acdirmax за контрол на кеширането на метаданни на директорията.
  • В XFS е активиран многопоточен режим на проверка на квоти, изпълнението на fsync е ускорено и кодът growfs е подготвен за прилагане на функцията за намаляване на размера на файловата система.
• Памет и системни услуги
  • Добавена е подсистемата DTMP (Dynamic Thermal Power Management), която ви позволява динамично да регулирате консумацията на енергия на различни устройства въз основа на зададените общи температурни граници.
  • Реализирана е възможността за изграждане на ядрото с помощта на компилатора Clang с включване на оптимизации на етапа на свързване (LTO, Link Time Optimization). LTO оптимизациите се различават, като вземат предвид състоянието на всички файлове, включени в процеса на изграждане, докато традиционните режими на оптимизация оптимизират всеки файл поотделно и не вземат предвид условията за извикване на функции, дефинирани в други файлове. Например с LTO е възможно вградено внедряване за функции от други файлове, неизползваният код не се включва в изпълнимия файл, проверката на типа и общата оптимизация се извършват на ниво проект като цяло. Поддръжката на LTO в момента е ограничена до x86 и ARM64 архитектури.
  • Възможно е да изберете режими на изпреварване (PREEMPT) в планировчика на задачи на етапа на зареждане (preempt=none/voluntary/full) или докато работите чрез debugfs (/debug/sched_debug), ако настройката PREEMPT_DYNAMIC е била зададена при изграждането на ядрото. Преди това режимът на екструдиране можеше да бъде зададен само на ниво параметри на сглобяването. Промяната позволява на дистрибуциите да доставят ядра с активиран режим PREEMPT, който осигурява минимално забавяне за настолни компютри на цената на малка пропускателна способност и, ако е необходимо, да се върнат към PREEMPT_VOLUNTARY (междинен режим за настолни компютри) или PREEMPT_NONE (осигурява максимална пропускателна способност за сървъри) .
  • Към подсистемата BPF е добавена поддръжка за атомарни операции BPF_ADD, BPF_AND, BPF_OR, BPF_XOR, BPF_XCHG и BPF_CMPXCHG.
  • BPF програмите получават възможност за достъп до данни в стека, използвайки указатели с променливи отмествания. Например, ако преди можехте да използвате само постоянен индекс на елемент за достъп до масив в стека, сега можете да използвате променящ се такъв. Контролът на достъпа само в съществуващите граници се осъществява от верификатора на BPF. Тази функция е достъпна само за привилегировани програми поради опасения за използване на спекулативни уязвимости при изпълнение на код.
  • Добавена е възможност за прикачване на BPF програми към голи точки за проследяване, които не са свързани със събития за проследяване, видими в потребителското пространство (запазването на ABI не е гарантирано за такива точки за проследяване).
  • Реализирана е поддръжка за шината CXL 2.0 (Compute Express Link), която се използва за организиране на високоскоростно взаимодействие между процесора и устройствата с памет (позволява ви да използвате устройства с външна памет като част от RAM или постоянна памет, сякаш тази памет са свързани чрез стандартен контролер на паметта в процесора).
  • Добавен е драйвер nvmem за извличане на данни от области на паметта, запазени от фърмуера, които не са директно достъпни за Linux (например EEPROM памет, която е физически достъпна само за фърмуера, или данни, които са достъпни само по време на ранната фаза на зареждане).
  • Поддръжката за системата за профилиране „oprofile“ е премахната, която не беше широко използвана и беше заменена от по-модерния perf механизъм.
  • Асинхронният I/O интерфейс io_uring осигурява интеграция с cgroups, които контролират използването на паметта.
  • Архитектурата RISC-V поддържа NUMA системи, както и механизми kprobes и uprobes.
  • Добавена е възможност за използване на системното извикване kcmp() независимо от функционалността на моментните снимки на състоянието на процеса (контролна точка/възстановяване).
  • Премахнати са макросите EXPORT_UNUSED_SYMBOL() и EXPORT_SYMBOL_GPL_FUTURE(), които не се използват на практика от много години.
• Виртуализация и сигурност
  • Добавен защитен механизъм KFence (Kernel Electric Fence), който улавя грешки при работа с памет, като препълване на буфер и достъп след освобождаване на памет. За разлика от механизма за отстраняване на грешки KASAN, подсистемата KFence се характеризира с висока скорост на работа и ниски разходи, което ви позволява да улавяте грешки в паметта, които се появяват само на работещи системи или по време на продължителна работа.
  • Добавена е поддръжка за хипервайзора ACRN, написан с оглед на готовност за задачи в реално време и пригодност за използване в критични за мисията системи. ACRN осигурява минимални разходи, гарантира ниска латентност и адекватна реакция при взаимодействие с оборудването. Поддържа виртуализация на CPU ресурси, I/O, мрежова подсистема, графики и звукови операции. ACRN може да се използва за стартиране на множество изолирани виртуални машини в електронни контролни блокове, арматурни табла, автомобилни информационни системи, потребителски IoT устройства и други вградени технологии. ACRN поддържа два типа системи за гости - привилегировани сервизни виртуални машини, които се използват за управление на системни ресурси (CPU, памет, I/O и т.н.), и персонализирани потребителски виртуални машини, които могат да изпълняват Linux, Android и Windows дистрибуции.
  • В подсистемата IMA (Integrity Measurement Architecture), която поддържа хеш база данни за проверка на целостта на файловете и свързаните с тях метаданни, вече става възможно да се провери целостта на данните на самото ядро, например за проследяване на промените в правилата на SELinux .
  • Възможността за прихващане на Xen хиперповиквания и препращането им към емулатора, работещ в потребителско пространство, е добавена към KVM хипервайзора.
  • Добавена е възможност за използване на Linux като основна среда за хипервайзора Hyper-V. Основната среда има директен достъп до хардуера и се използва за стартиране на системи за гости (аналогично на Dom0 в Xen). Досега Hyper-V (Microsoft Hypervisor) поддържаше Linux само в среди за гости, но самият хипервизор се управляваше от среда, базирана на Windows.
  • Добавена е поддръжка за вградено криптиране за eMMC карти, което ви позволява да използвате механизми за криптиране, вградени в контролера на устройството, които прозрачно криптират и декриптират I/O.
  • От крипто подсистема. Алгоритъмът blake128 е актуализиран за прилагане на blake256s.
• Мрежова подсистема
  • Добавена е възможността за преместване на манипулатора за запитване на NAPI за мрежови устройства към отделна нишка на ядрото, което позволява подобрена производителност за някои видове натоварване. Преди това анкетирането се извършваше в контекста на softirq и не се покриваше от планировчика на задачи, което затрудняваше извършването на фини оптимизации за постигане на максимална производителност. Изпълнението в отделна нишка на ядрото позволява манипулаторът на запитване да бъде наблюдаван от потребителското пространство, прикрепен към отделни процесорни ядра и взет предвид при планиране на превключване на задачи. За да активирате новия режим в sysfs, се предлага параметърът /sys/class/net/ /с резба.
  • Интегриране в ядрото на MPTCP (MultiPath TCP), разширение на TCP протокола за организиране на работата на TCP връзка с доставка на пакети едновременно по няколко маршрута през различни мрежови интерфейси, свързани с различни IP адреси. Новата версия добавя възможност за присвояване на приоритет на определени нишки, което позволява например да се организира работата на резервни нишки, които се включват само ако има проблеми с основната нишка.
  • IGMPv3 добавя поддръжка за механизма EHT (Explicit Host Tracking).
  • Машината за филтриране на пакети на Netfilter предоставя възможността да притежавате определени таблици, за да получите изключителен контрол (например фонов процес на защитна стена може да поеме собствеността върху определени таблици, предотвратявайки намесата на някой друг в тях).
• Оборудование
  • Почистихме остарели и неподдържани ARM платформи. Кодът за платформите efm32, picoxcell, prima2, tango, u300, zx и c6x, както и свързаните с тях драйвери, бяха премахнати.
  • Драйверът amdgpu предоставя възможност за овърклок (OverDrive) карти, базирани на GPU Sienna Cichlid (Navi 22, Radeon RX 6xxx). Добавена е поддръжка за пикселен формат FP16 за DCE (монитор на контролера на дисплея) от 8-мо до 11-то поколение. За GPU Navy Flounder (Navi 21) и APU Van Gogh е въведена възможност за нулиране на GPU.
  • Драйверът i915 за графични карти на Intel прилага параметъра i915.mitigations, за да деактивира механизмите за изолация и защита в полза на подобрена производителност. За чипове, започващи от Tiger Lake, е включена поддръжка за механизма VRR (Variable Rate Refresh), който ви позволява адаптивно да променяте честотата на опресняване на монитора, за да осигурите гладкост и липса на пропуски по време на игри. Включена е поддръжка за технологията Intel Clear Color за подобрена точност на цветовете. Добавена е поддръжка за DP-HDMI 2.1. Реализирана е възможност за управление на подсветката на eDP панелите. За GPU Gen9 с поддръжка на LSPCON (превключвател на ниво и преобразувател на протоколи), поддръжката на HDR е активирана.
  • Драйверът nouveau добавя първоначална поддръжка за NVIDIA GPU, базирани на архитектурата GA100 (Ampere).
  • Драйверът msm добавя поддръжка за графични процесори Adreno 508, 509 и 512, използвани в SDM (Snapdragon) 630, 636 и 660 чипове.
  • Добавена е поддръжка за звукови карти Sound BlasterX AE-5 Plus, Lexicon I-ONIX FW810s и Pioneer DJM-750. Добавена е поддръжка за аудио подсистема Intel Alder Lake PCH-P. Поддръжката за софтуерна симулация на свързване и изключване на аудио конектор е внедрена за манипулатори за отстраняване на грешки в потребителското пространство.
  • Добавена е поддръжка за игрови конзоли Nintendo 64, произведени от 1996 до 2003 г. (миналите опити за пренасяне на Linux към Nintendo 64 не са завършени и са класифицирани като Vaporware). Мотивацията за създаване на нов порт за остаряла платформа, която не е била пускана почти двадесет години, е желанието да се стимулира развитието на емулатори и да се опрости пренасянето на игри.
  • Добавен драйвер за игрови контролер Sony PlayStation 5 DualSense.
  • Добавена е поддръжка за ARM платки, устройства и платформи: PineTab, Snapdragon 888 / SM8350, Snapdragon MTP, Two Beacon EmbeddedWorks, Intel eASIC N5X, Netgear R8000P, Plymovent M2M, Beacon i.MX8M Nano, NanoPi M4B.
  • Добавена е поддръжка за смартфони Purism Librem5 Evergreen, Xperia Z3+/Z4/Z5, ASUS Zenfone 2 Laser, BQ Aquaris X5, OnePlus6, OnePlus6T, Samsung GT-I9070.
  • Добавен е драйвер bcm-vk за платки за ускоряване на Broadcom VK (например платки Valkyrie и Viper PCIe), които могат да се използват за разтоварване на операции за обработка на аудио, видео и изображения, както и операции, свързани с криптиране, на отделно устройство.
  • Добавена е поддръжка за платформата Lenovo IdeaPad с възможност за управление на постоянно зареждане и подсветка на клавиатурата. Осигурена е и поддръжка на ACPI профила на платформата ThinkPad с възможност за управление на режимите на консумация на енергия. Добавен драйвер за Lenovo ThinkPad X1 Tablet Gen 2 HID подсистема.
  • Добавен драйвер ov5647 с поддръжка на модул камера за Raspberry Pi.
  • Добавена е поддръжка за платки RISC-V SoC FU740 и HiFive Unleashed. Добавен е и нов драйвер за чипа Kendryte K210.

Източник: opennet.ru