Версия на ядрото на Linux 5.17

След два месеца разработка Линус Торвалдс представи версията на Linux ядрото 5.17. Сред най-забележителните промени: нова система за управление на производителността за AMD процесори, възможност за рекурсивно картографиране на потребителски идентификатори във файлови системи, поддръжка за преносими компилирани BPF програми, преход на генератора на псевдослучайни числа към алгоритъма BLAKE2s, помощна програма RTLA за анализ на изпълнението в реално време, нов fscache бекенд за кеширане на мрежови файлови системи, възможност за прикачване на имена към анонимни mmap операции.

Новата версия включва 14203 1995 корекции от 37 11366 разработчици, размерът на корекцията е 506043 MB (промените засягат 250954 44 файла, добавени са 5.17 16 реда код, 15 4 реда са изтрити). Около 4% от всички промени, въведени в XNUMX, са свързани с драйвери на устройства, приблизително XNUMX% от промените са свързани с актуализиране на код, специфичен за хардуерни архитектури, XNUMX% са свързани с мрежов стек, XNUMX% са свързани с файлови системи и XNUMX% са свързани с вътрешни подсистеми на ядрото.

Ключови иновации в ядрото 5.17:

• Дискова подсистема, I/O и файлови системи
  • Реализирана е възможността за вложено картографиране на потребителски идентификатори на монтирани файлови системи, използвани за сравняване на файлове на конкретен потребител на монтиран чужд дял с друг потребител в текущата система. Добавената функция ви позволява да използвате рекурсивно картографиране върху файлови системи, за които картографирането вече е приложено.
  • Подсистемата fscache, използвана за организиране на кеширане в локалната файлова система на данни, прехвърлени през мрежови файлови системи, е напълно пренаписана. Новата реализация се отличава със значително опростяване на кода и замяната на сложни операции по планиране и проследяване на състояния на обекти с по-прости механизми. Поддръжката за новия fscache е внедрена във файловата система CIFS.
  • Подсистемата за проследяване на събития във fanotify FS внедрява нов тип събитие, FAN_RENAME, което ви позволява незабавно да прехванете операцията по преименуване на файлове или директории (преди това две отделни събития FAN_MOVED_FROM и FAN_MOVED_TO бяха използвани за обработка на преименувания).
  • Файловата система Btrfs има оптимизирани операции за регистриране и fsync за големи директории, реализирани чрез копиране само на индексни ключове и намаляване на количеството регистрирани метаданни. Осигурена е поддръжка за индексиране и търсене по размер на записите за свободно пространство, което е намалило латентността с приблизително 30% и времето за търсене. Разрешено е прекъсване на операциите по дефрагментиране. Възможността за добавяне на устройства при балансиране между устройства е деактивирана, т.е. при монтиране на файлова система с опцията skip_balance.
  • Предложен е нов синтаксис за монтиране на файловата система Ceph, който решава съществуващи проблеми, свързани със свързването към IP адреси. В допълнение към IP адресите, вече можете да използвате идентификатора на клъстера (FSID), за да идентифицирате сървъра: mount -t ceph [имейл защитен]_name=/[subdir] mnt -o mon_addr=monip1[:port][/monip2[:port]]
  • Файловата система Ext4 се премести към нов API за монтиране, който разделя разбора на опциите за монтиране и стъпките за конфигуриране на суперблок. Премахнахме поддръжката за опциите за монтиране на lazytime и nolazytime, които бяха добавени като временна промяна, за да се улесни преходът на util-linux към използване на флага MS_LAZYTIME. Добавена е поддръжка за настройка и четене на етикети във FS (ioctl FS_IOC_GETFSLABEL и FS_IOC_SETFSLABEL).
  • NFSv4 добави поддръжка за работа във файлови системи, които не са чувствителни към малки и главни букви в имена на файлове и директории. NFSv4.1+ добавя поддръжка за дефиниране на агрегирани сесии (trunking).
• Памет и системни услуги
  • Добавен драйвер amd-pstate за осигуряване на динамичен контрол на честотата за оптимална производителност. Драйверът поддържа AMD CPU и APU, започвайки от поколението Zen 2, разработено съвместно с Valve и е насочено към подобряване на ефективността на управление на енергията. За адаптивни промени в честотата се използва механизмът CPPC (Collaborative Processor Performance Control), който ви позволява да променяте индикаторите по-точно (без ограничение до три нива на производителност) и да реагирате по-бързо на промените в състоянието, отколкото използваното преди това P-състояние, базирано на ACPI драйвери (CPUFreq).
  • Подсистемата eBPF предлага манипулатор bpf_loop(), който предоставя алтернативен начин за организиране на цикли в програмите на eBPF, по-бърз и лесен за проверка от верификатор.
  • На ниво ядро ​​е внедрен механизмът CO-RE (Compile Once - Run Everywhere), който ви позволява да компилирате кода на eBPF програмите само веднъж и да използвате специален универсален товарач, който адаптира заредената програма към текущото ядро ​​и типове BTF (BPF тип формат).
  • Възможно е да се присвояват имена на области от частна анонимна (разпределена чрез malloc) памет, което може да опрости отстраняването на грешки и оптимизирането на потреблението на памет в приложенията. Имената се присвояват чрез prctl с флага PR_SET_VMA_ANON_NAME и се показват в /proc/pid/maps и /proc/pid/smaps във формата "[anon: ]".
  • Планировчикът на задачи осигурява проследяване и показване в /proc/PID/sched на времето, прекарано от процесите в състояние на принудителен празен ход, използвано например за намаляване на натоварването при прегряване на процесора.
  • Добавен gpio-sim модул, предназначен да симулира GPIO чипове за тестване.
  • Добавена е подкоманда „latency“ към командата „perf ftrace“ за генериране на хистограми с информация за латентност.
  • Добавен е набор от помощни програми „RTLA“ за анализ на работата в реално време. Той включва помощни програми като osnoise (определя влиянието на операционната система върху изпълнението на задача) и timerlat (променя закъсненията, свързани с таймера).
  • Втора серия от пачове е интегрирана с прилагането на концепцията за фолио на страници, които приличат на съставни страници, но имат подобрена семантика и по-ясна организация на работата. Използването на томове ви позволява да ускорите управлението на паметта в някои подсистеми на ядрото. Предложените корекции завършиха преобразуването на кеша на страницата за използване на томове и добавиха първоначална поддръжка за томове във файловата система XFS.
  • Добавен е режим на изграждане „make mod2noconfig“, който генерира конфигурация, която събира всички деактивирани подсистеми под формата на модули на ядрото.
  • Изискванията за версията на LLVM/Clang, която може да се използва за изграждане на ядрото, бяха повишени. Компилацията сега изисква поне версия LLVM 11.
• Виртуализация и сигурност
  • Предложена е актуализирана реализация на генератора на псевдослучайни числа RDRAND, отговорен за работата на устройствата /dev/random и /dev/urandom, забележим с прехода към използване на хеш функцията BLAKE2s вместо SHA1 за операции за смесване на ентропия. Промяната подобри сигурността на генератора на псевдослучайни числа чрез елиминиране на проблемния алгоритъм SHA1 и елиминиране на презаписването на вектора за инициализация на RNG. Тъй като алгоритъмът BLAKE2s превъзхожда SHA1 по отношение на производителността, използването му също има положителен ефект върху производителността.
  • Добавена защита срещу уязвимости в процесорите, причинени от спекулативно изпълнение на инструкции след безусловни операции за прескачане напред. Проблемът възниква поради превантивна обработка на инструкции, непосредствено следващи инструкцията за разклоняване в паметта (SLS, Straight Line Speculation). Активирането на защита изисква изграждане с текущата тестова версия на GCC 12.
  • Добавен е механизъм за проследяване на преброяването на препратките (refcount, reference-count), насочен към намаляване на броя на грешките при преброяването на препратки, които водят до достъп до паметта след нейното освобождаване. В момента механизмът е ограничен до мрежовата подсистема, но в бъдеще може да бъде адаптиран към други части на ядрото.
  • Внедрени са разширени проверки на нови записи в таблицата на страниците на паметта на процеса, което позволява откриване на определени видове повреди и спиране на системата, блокиране на атаки на ранен етап.
  • Добавена е възможност за разопаковане на модули на ядрото директно от самото ядро, а не от манипулатор в потребителското пространство, което позволява използването на модула LoadPin LSM, за да се гарантира, че модулите на ядрото се зареждат в паметта от проверено устройство за съхранение.
  • Осигурено сглобяване с флага "-Wcast-function-type", което позволява предупреждения за прехвърляне на указатели на функции към несъвместим тип.
  • Добавен драйвер за виртуален хост pvUSB за хипервайзора Xen, предоставящ достъп до USB устройства, препратени към системите за гости (позволява на системите за гости достъп до физически USB устройства, присвоени на системата за гости).
  • Добавен е модул, който ви позволява да взаимодействате чрез Wi-Fi с подсистемата IME (Intel Management Engine), която се предлага в повечето съвременни дънни платки с процесори на Intel и е реализирана като отделен микропроцесор, който работи независимо от централния процесор.
  • За архитектурата ARM64 е внедрена поддръжка за инструмента за отстраняване на грешки KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer), предназначен за динамично откриване на условия на състезание в ядрото.
  • За 32-битовите ARM системи е добавена възможност за използване на механизма KFENCE за откриване на грешки при работа с памет.
  • KVM хипервайзорът добавя поддръжка за AMX (Advanced Matrix Extensions) инструкции, внедрени в предстоящите Intel Xeon Scalable сървърни процесори.
• Мрежова подсистема
  • Добавена е поддръжка за разтоварване на операции, свързани с управлението на трафика от страна на мрежовите устройства.
  • Добавена е възможност за използване на MCTP (Management Component Transport Protocol) през серийни устройства. MCTP може да се използва за комуникация между контролерите за управление и свързаните с тях устройства (хост процесори, периферни устройства и др.).
  • TCP стекът е оптимизиран, например, за да се подобри производителността на recvmsg повикванията, внедрено е забавено освобождаване на буферите на сокета.
  • На ниво пълномощия CAP_NET_RAW се разрешава задаване на режимите SO_PRIORITY и SO_MARK чрез функцията setockopt.
  • За IPv4 необработените сокети могат да бъдат обвързани с нелокални IP адреси с помощта на опциите IP_FREEBIND и IP_TRANSPARENT.
  • Добавен е sysctl arp_missed_max за конфигуриране на праговия брой грешки по време на проверката на ARP монитора, след което мрежовият интерфейс се поставя в забранено състояние.
  • Осигурена възможност за конфигуриране на отделни sysctl min_pmtu и mtu_expires стойности за мрежови пространства от имена.
  • Добавена е възможност за задаване и определяне на размера на буферите за входящи и изходящи пакети към API на ethtool.
  • Netfilter добави поддръжка за филтриране на транзитен pppoe трафик в мрежов мост.
  • Модулът ksmbd, който реализира файлов сървър, използвайки протокола SMB3, има добавена поддръжка за обмен на ключове, активиран мрежов порт 445 за smbdirect и добавена поддръжка за параметъра „smb2 max credit“.
• Оборудование
  • Поддръжката на екрани за показване на поверителна информация е добавена към подсистемата drm (Direct Renderering Manager) и драйвера i915, например някои лаптопи са оборудвани с екрани с вграден поверителен режим на гледане, което затруднява гледането отвън . Добавените промени ви позволяват да свързвате специализирани драйвери за такива екрани и да контролирате поверителни режими на сърфиране, като зададете свойства в обикновените KMS драйвери.
  • Драйверът amdgpu включва поддръжка за STB (Smart Trace Buffer) технология за отстраняване на грешки за всички AMD GPU, които я поддържат. STB улеснява анализирането на отказите и идентифицирането на източника на проблеми, като съхранява в специален буфер информация за функциите, изпълнявани преди последния отказ.
  • Драйверът i915 добавя поддръжка за чипове Intel Raptor Lake S и позволява по подразбиране поддръжка за графичната подсистема на чиповете Intel Alder Lake P. Възможно е да се контролира подсветката на екрана чрез интерфейса VESA DPCD.
  • Поддръжката за хардуерно ускорение на превъртане в конзолата е върната в драйверите fbcon/fbdev.
  • Продължава интегрирането на промените за поддръжка на Apple M1 чипове. Внедрена е възможността за използване на драйвера simpledrm на системи с чип Apple M1 за извеждане чрез буфер на кадри, предоставен от фърмуера.
  • Добавена е поддръжка за ARM SoС, устройства и платки Snapdragon 7c, 845 и 888 (Sony Xperia XZ2 / XZ2C / XZ3, Xperia 1 III / 5 III, Samsung J5, Microsoft Surface Duo 2), Mediatek MT6589 (Fairphone FP1), Mediatek MT8183 ( Acer Chromebook 314), Mediatek MT7986a/b (използван в Wi-fi рутери), Broadcom BCM4908 (Netgear RAXE500), Qualcomm SDX65, Samsung Exynos7885, Renesas R-Car S4-8, TI J721s2, TI SPEAr320s, NXP i.MX8 ULP8 , Aspeed AST2500/AST2600, Engicam i.Core STM32MP1, Allwinner Tanix TX6, Facebook Bletchley BMC, Goramo MultiLink, JOZ Access Point, Y Soft IOTA Crux/Crux+, t6000/t6001 MacBook Pro 14/16.
  • Добавена е поддръжка за ARM Cortex-M55 и Cortex-M33 процесори.
  • Добавена е поддръжка за устройства, базирани на CPU MIPS: Linksys WRT320N v1, Netgear R6300 v1, Netgear WN2500RP v1/v2.
  • Добавена е поддръжка за StarFive JH7100 SoC, базиран на RISC-V архитектура.
  • Добавен драйвер lenovo-yogabook-wmi за управление на подсветката на клавиатурата и достъп до различни сензори в Lenovo Yoga Book.
  • Добавен е драйвер asus_wmi_sensors за достъп до сензори, използвани на дънни платки Asus X370, X470, B450, B550 и X399, базирани на процесори AMD Ryzen.
  • Добавен драйвер за x86-android-tablets за x86-базирани таблетни компютри, доставяни с платформата Android.
  • Добавена е поддръжка за сензорни екрани TrekStor SurfTab duo W1 и електронна писалка за таблети Chuwi Hi10 Plus и Pro.
  • Драйверите за SoC Tegra 20/30 имат добавена поддръжка за управление на мощността и напрежението. Позволява зареждане на по-стари 32-битови Tegra SoC устройства като ASUS Prime TF201, Pad TF701T, Pad TF300T, Infinity TF700T, EeePad TF101 и Pad TF300TG.
  • Добавени драйвери за индустриални компютри Siemens.
  • Добавена е поддръжка за LCD панели Sony Tulip Truly NT35521, Vivax TPC-9150, Innolux G070Y2-T02, BOE BF060Y8M-AJ0, JDI R63452, Novatek NT35950, Wanchanglong W552946ABA и Team Source Display TST043015CMHX.
  • Добавена е поддръжка за звукови системи и кодеци AMD Renoir ACP, Asahi Kasei Microdevices AKM4375, системи Intel, използващи NAU8825/MAX98390, Mediatek MT8915, nVidia Tegra20 S/PDIF, Qualcomm ALC5682I-VS, Texas Instruments TLV320ADC3xxx. Проблемите с Tegra194 HD-audio са разрешени. Добавена е HDA поддръжка за CS35L41 кодеци. Подобрена поддръжка за звукови системи за лаптопи Lenovo и HP, както и дънни платки Gigabyte.

Източник: opennet.ru