Версия на ядрото на Linux 6.3

След два месеца разработка Линус Торвалдс пусна ядрото на Linux 6.3. Сред най-забележителните промени: почистване на остарели ARM платформи и графични драйвери, продължителна интеграция на поддръжката на език Rust, помощна програма hwnoise, поддръжка за червено-черни дървовидни структури в BPF, режим BIG TCP за IPv4, вграден бенчмарк на Dhrystone, възможност за деактивиране изпълнение в memfd, поддръжка за създаване на HID драйвери с помощта на BPF, направени са промени в Btrfs за намаляване на фрагментацията на блокова група.

Новата версия прие 15637 корекции от 2055 разработчици; размер на корекцията - 76 MB (промените засегнаха 14296 файла, 1023183 добавени реда код, 883103 изтрити реда). За сравнение, в предишната версия бяха предложени 16843 корекции от 2178 разработчици; размер на корекцията - 62 MB. Около 39% от всички промени, въведени в ядрото 6.3, са свързани с драйвери на устройства, около 15% от промените са свързани с актуализиране на код, специфичен за хардуерни архитектури, 10% са свързани с мрежов стек, 5% с файлови системи и 3% % към вътрешни подсистеми на ядрото.

Ключови иновации в ядрото 6.3:

• Памет и системни услуги
  • Извършено е значително почистване на кода, свързан със стари и неизползвани ARM платки, което е намалило размера на изходните кодове на ядрото със 150 хиляди реда. Премахнати са над 40 стари ARM платформи.
  • Въведена е възможност за създаване на драйвери за входни устройства с HID (Human Interface Device) интерфейс, реализиран под формата на BPF програми.
  • Продължава пренасянето от клона Rust-for-Linux на допълнителна функционалност, свързана с използването на Rust като втори език за разработване на драйвери и модули на ядрото. Поддръжката на Rust не е активирана по подразбиране и не води до включването на Rust като задължителна зависимост за изграждане на ядрото. Функционалността, предлагана в предишни издания, е разширена с поддръжка за типовете Arc (имплементация на указатели с брой препратки), ScopeGuard (почистването се извършва при излизане от обхват) и ForeignOwnable (осигурява движение на показалеца между C и Rust код) . Премахнат модул „borrow“ от пакет „alloc“ (тип „Cow“ и черта „ToOwned“). Отбелязва се, че състоянието на поддръжка за Rust в ядрото вече е близо до започване на приемането на първите модули, написани на Rust в ядрото.
  • Linux в потребителски режим (изпълняващ ядрото като потребителски процес) на x86-64 системи поддържа код, написан на Rust. Добавена е поддръжка за изграждане на Linux в потребителски режим, използвайки clang с активирана оптимизация на времето за връзка (LTO).
  • Добавена е помощна програма hwnoise за проследяване на закъснения, причинени от поведението на хардуера. Отклоненията във времето за изпълнение на операциите (трептене) се определят, когато обработката на прекъсванията е деактивирана, надвишавайки една микросекунда за 10 минути изчисления.
  • Добавен е модул на ядрото с реализация на Dhrystone бенчмарк, който може да се използва за оценка на производителността на процесора в конфигурации без компоненти на потребителското пространство (например на етапа на пренасяне за нови SoC, които прилагат само зареждане на ядрото).
  • Добавена е опция "cgroup.memory=nobpf" на командния ред на ядрото за деактивиране на отчитането на потреблението на памет за BPF програми, което може да бъде полезно за системи с изолирани контейнери.
  • За BPF програми се предлага внедряване на червено-черна дървовидна структура от данни, която използва kfunc + kptr (bpf_rbtree_add, bpf_rbtree_remove, bpf_rbtree_first) вместо добавяне на нов тип картографиране.
  • В механизма на рестартируемите последователности (rseq, рестартируеми последователности) към процесите е добавена възможността за предаване на паралелни идентификатори за изпълнение (идентификатор на едновременност на картата на паметта), идентифицирани с номера на процесора. Rseq предоставя средство за бързо атомно изпълнение на операции, които, ако бъдат прекъснати от друга нишка, се почистват и се опитват отново.
  • ARM процесорите поддържат инструкции SME 2 (Scalable Matrix Extension).
  • За архитектурите s390x и RISC-V RV64 е реализирана поддръжка за механизма "BPF trampoline", което позволява минимизиране на разходите при прехвърляне на повиквания между ядрото и BPF програмите.
  • В системи с процесори, базирани на RISC-V архитектура, е въведено използването на инструкции "ZBB" за ускоряване на операциите с низове.
  • За системи, базирани на архитектурата на набора от инструкции LoongArch (използвана в процесорите Loongson 3 5000 и прилагаща нов RISC ISA, подобен на MIPS и RISC-V), поддръжка за рандомизиране на адресното пространство на ядрото (KASLR), преместване на ядрото в паметта (преместване ), спиране на хардуерни точки и механизъм kprobe.
  • Механизмът DAMOS (Операционни схеми, базирани на мониторинг на достъп до данни), който ви позволява да освободите памет въз основа на честотата на достъп до паметта, поддържа филтри за изключване на определени области на паметта от обработка в DAMOS.
  • Минималната стандартна C библиотека Nolibc реализира поддръжка за архитектурата s390 и набора от инструкции Arm Thumb1 (в допълнение към поддръжката за ARM, AArch64, i386, x86_64, RISC-V и MIPS).
  • Objtool е оптимизиран за ускоряване на изграждането на ядрото и намаляване на пиковата консумация на памет по време на изграждане (при изграждане на ядрото в режим "allyesconfig" няма проблеми с принудителното прекъсване на процесите на системи с 32 GB RAM).
  • Преустановена е поддръжката за сглобяване на ядрото от компилатора Intel ICC, който отдавна не работи и никой не е изразил желание да го поправи.
• Дискова подсистема, I/O и файлови системи
  • tmpfs поддържа картографиране на потребителски идентификатор на монтирана файлова система, което се използва за картографиране на файлове на конкретен потребител на монтиран чужд дял към друг потребител в текущата система.
  • В Btrfs, за да се намали фрагментацията на групи от блокове, екстентите се разделят по размер при разпределяне на блокове, т.е. всяка група от блокове вече е ограничена до малки (до 128KB), средни (до 8MB) и големи екстенти. Реализацията на raid56 е преработена. Преработен код за проверка на контролни суми. Направени са оптимизации на производителността, за да се ускори операцията за изпращане до 10 пъти чрез кеширане на utime за директории и изпълнение на команди само когато е необходимо. 10 пъти по-бързи операции с fiemap чрез пропускане на проверките за обратна връзка за споделени данни (моментни снимки). Операциите с метаданни се ускоряват с XNUMX% чрез оптимизиране на търсенето на ключове в b-дървовидни структури.
  • Подобрена производителност на ext4 FS, като позволява на множество процеси едновременно да извършват директни входно/изходни операции към предварително разпределени блокове, използвайки споделени заключвания на inode вместо изключителни заключвания.
  • В f2fs е направена работа за подобряване на четливостта на кода. Поправени са важни проблеми, свързани с атомарното писане и новия кеш на екстентите.
  • EROFS (Подобрена файлова система само за четене), предназначена за използване на дялове само за четене, реализира способността за обвързване на операции за декомпресиране на компресирани файлове към процесора, за да намали забавянето на достъпа до данни.
  • BFQ I/O Scheduler добави поддръжка за усъвършенствани въртящи се дискови устройства, като тези, които използват множество отделно контролирани устройства (Multi Actuator).
  • Към изпълнението на NFS клиента и сървъра е добавена поддръжка за криптиране на данни с помощта на алгоритъма AES-SHA2.
  • Подсистемата FUSE (Файлови системи в потребителското пространство) е добавила поддръжка за механизма за разширение на заявката, който ви позволява да поставите допълнителна информация в заявката. Въз основа на тази функция се изпълнява добавянето на групови идентификатори към FS заявката, които са необходими, за да се вземат предвид правата за достъп при създаване на обекти във FS (create, mkdir, symlink, mknod).
• Виртуализация и сигурност
  • KVM хипервайзорът за x86 системи добавя поддръжка за разширени Hyper-V хиперповиквания и им предоставя пренасочване към манипулатор, работещ в хост среда на потребителско пространство. Промяната направи възможно прилагането на поддръжка за вложено стартиране на хипервайзора Hyper-V.
  • KVM улеснява ограничаването на достъпа на системата за гости до PMU (Performance Monitor Unit) събития, свързани с измерване на производителността.
  • Механизмът memfd, който ви позволява да идентифицирате област на паметта чрез файлов дескриптор, предаван между процесите, е добавена възможност за създаване на области, в които изпълнението на код е забранено (неизпълним memfd) и е невъзможно да се зададат права за изпълнение в бъдеще.
  • Добавена е нова PR_SET_MDWE prctl операция за блокиране на опити за включване на права за достъп до паметта, които позволяват както писане, така и изпълнение едновременно.
  • Защитата срещу атаки от класа Spectre е добавена и активирана по подразбиране, базирана на автоматичния режим IBRS (Enhanced Indirect Branch Restricted Speculation), предложен в процесорите AMD Zen 4, който ви позволява адаптивно да активирате и деактивирате спекулативното изпълнение на инструкции по време на обработка на прекъсване , системни повиквания и контекстни превключватели. Предложената защита води до по-ниски разходи в сравнение със защитата Retpoline.
  • Обърнато е внимание на уязвимост, която може да заобиколи защитата от атаки на Spectre v2 при използване на едновременна многонишкова технология (SMT или Hyper-Threading) и причинена от деактивирането на механизма STIBP (Single Thread Indirect Branch Predictors) при избор на режим на защита IBRS.
  • За системи, базирани на ARM64, е добавена нова цел за компилация "virtconfig", която, когато е избрана, активира само минималния набор от компоненти на ядрото, необходими за зареждане на системи за виртуализация.
  • Добавена е поддръжка за филтриране на системни повиквания с помощта на механизма seccomp за архитектурата m68k.
  • Добавена е поддръжка за вградените в процесорите AMD Ryzen CRB TPM2 (Command Response Buffer) устройства, базирани на технологията Microsoft Pluton.
• Мрежова подсистема
  • Добавен е интерфейс за netlink за конфигуриране на подслоя PLCA (Physical Layer Collision Avoidance), дефиниран в спецификацията IEEE 802.3cg-2019 и използван в 802.3cg (10Base-T1S) Ethernet мрежи, оптимизирани за свързване на IoT устройства и индустриални системи. Използването на PLCA подобрява производителността на споделени медийни Ethernet мрежи.
  • Поддръжката на API за „безжични разширения“ за управление на безжични интерфейси WiFi 7 (802.11be) е преустановена, тъй като този API не покрива всички необходими настройки. При опит за използване на API за „безжични разширения“, който продължава да се поддържа като емулиран слой, вече ще се показва предупреждение за повечето текущи устройства.
  • Подготвена е подробна документация за netlink API (за разработчици на ядро ​​и за разработчици на приложения за потребителско пространство). Помощната програма ynl-gen-c е внедрена за генериране на C-код въз основа на YAML спецификациите на протокола Netlink.
  • Поддръжката на опцията IP_LOCAL_PORT_RANGE е добавена към мрежовите сокети, за да се опрости конфигурацията на изходящите връзки чрез преводачи на адреси без използване на SNAT. Когато използвате един и същ IP адрес на множество хостове, IP_LOCAL_PORT_RANGE позволява на всеки хост да използва свой собствен диапазон от изходящи мрежови портове и на шлюза да препраща пакети въз основа на номера на портове.
  • За MPTCP (MultiPath TCP) е внедрена възможността за обработка на смесени потоци, които използват протоколите IPv4 и IPv6. MPTCP е 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.
  • За IPv4 е реализирана възможността за използване на разширението BIG TCP, което позволява увеличаване на максималния размер на TCP пакета до 4 GB за оптимизиране на работата на високоскоростни вътрешни мрежи на центрове за данни. Това увеличение на размера на пакета с 16-битово поле на заглавката се постига чрез внедряване на "jumbo" пакети, които имат размер на IP заглавката, зададен на 0 и действителния размер, предаван в отделно 32-битово поле в отделно прикачено заглавие.
  • Добавен е нов sysctl параметър default_rps_mask, чрез който можете да зададете RPS (Receive Packet Steering) конфигурация по подразбиране, която отговаря за разпределянето на обработката на входящия трафик между процесорните ядра на ниво обработка на прекъсвания.
  • Преустановена поддръжка за дисциплини за опашка за ограничаване на CBQ (базирана на клас опашка), ATM (виртуални вериги на ATM), dsmark (маркер за диференцирана услуга), tcindex (индекс за контрол на трафика) и RSVP (протокол за резервиране на ресурси) трафик. Тези дисциплини бяха изоставени от дълго време и никой не желаеше да продължи да ги поддържа.
• Оборудование
  • Премахнати са всички базирани на DRI1 графични драйвери: i810 (стари интегрирани графични карти Intel 8xx), mga (Matrox GPU), r128 (ATI Rage 128 GPU, включително Rage Fury, XPERT 99 и XPERT 128 карти), savage (S3 Savage GPU), sis ( Crusty SiS GPU), tdfx (3dfx Voodoo) и via (VIA IGP), които бяха отхвърлени през 2016 г. и не се поддържат в Mesa от 2012 г.
  • Премахнати са остарелите драйвери за фреймбуфер (fbdev) omap1, s3c2410, tmiofb и w100fb.
  • Добавен е DRM драйвер за VPU (Versatile Processing Unit), интегриран в процесорите Intel Meteor Lake (14-то поколение), предназначен да ускори компютърното зрение и операциите по машинно обучение. Драйверът се реализира с помощта на подсистемата "accel", насочена към осигуряване на поддръжка за изчислителни ускорители, които могат да бъдат доставени както под формата на отделни ASIC, така и като IP блокове вътре в SoC и GPU.
  • Драйверът i915 (Intel) разширява поддръжката за дискретни графични карти Intel Arc (DG2/Alchemist), въвежда предварителна поддръжка за графични процесори Meteor Lake и включва поддръжка за графични процесори Intel Xe HP 4tile.
  • Драйверът amdgpu добавя поддръжка за технологията AdaptiveSync и възможност за използване на Secure Display с множество дисплеи. Актуализирана поддръжка за DCN 3.2 (Display Core Next), SR-IOV RAS, VCN RAS, SMU 13.x и DP 2.1.
  • Добавена е поддръжка за платформи SM8350, SM8450, SM8550, SDM845 и SC8280XP към драйвера msm (GPU Qualcomm Adreno).
  • Драйверът Nouveau отказа поддръжката за стари ioctl повиквания.
  • Експериментална поддръжка за NPU VerSilicon (VeriSilicon Neural Network Processor) е добавена към драйвера etnaviv.
  • Драйверът pata_parport за IDE устройства, свързани чрез паралелен порт, е внедрен. Добавеният драйвер направи възможно премахването на стария драйвер PARIDE от ядрото и надграждането на ATA подсистемата. Ограничение на новия драйвер е невъзможността за едновременно свързване на принтер и диск през паралелен порт.
  • Добавен ath12k драйвер за безжични карти, базирани на чипове Qualcomm с поддръжка на Wi-Fi 7. Добавена е поддръжка за безжични карти, базирани на чипове RealTek RTL8188EU.
  • Добавена е поддръжка за 46 платки, базирани на архитектура ARM64, включително Samsung Galaxy tab A (2015), Samsung Galaxy S5, BananaPi R3, Debix Model A, EmbedFire LubanCat 1/2, Facebook Greatlakes, Orange Pi R1 Plus, Tesla FSD, както и устройства базиран на SoC Qualcomm MSM8953 (Snapdragon 610), SM8550 (Snapdragon 8 Gen 2), SDM450 и SDM632, Rockchips RK3128 TV box, RV1126 Vision, RK3588, RK3568, RK3566, RK3588 и RK3328, TI K3 (AM642/AM) 654/AM68 / AM69).

В същото време Латиноамериканската фондация за свободен софтуер формира вариант на напълно безплатното ядро ​​6.3 - Linux-libre 6.3-gnu, изчистено от елементи на фърмуера и драйвера, съдържащи несвободни компоненти или кодови секции, чийто обхват е ограничен от производителя. Във версия 6.3 петна бяха изчистени в новите драйвери ath12k, aw88395 и peb2466, както и в новите файлове на devicetree за базирани на AArch64 qcom устройства. Актуализиран код за почистване на петна в драйвери и подсистеми amdgpu, xhci-rcar, qcom-q6v5-pas, sp8870, av7110, както и в драйвери за DVB-карти със софтуерно декодиране и в предварително компилирани BPF файлове. Спря почистването на драйвери mga, r128, tm6000, cpia2 и r8188eu, тъй като бяха премахнати от ядрото. Подобрено почистване на петна на драйвера i915.

Източник: opennet.ru