Linux-Kernel 5.6 – was erwartet uns in der neuen Version des Kernels

Die Veröffentlichung von Linux Kernel 5.6 ist für Ende März geplant. In unserem heutigen Artikel besprechen wir die bevorstehenden Änderungen – ein neues Dateisystem, das WireGuard-Protokoll und Treiberupdates.

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Der lang erwartete VPN-Protokoll

David Miller, verantwortlich für die Netzwerksubsysteme von Linux, entschied sich muss für die Integration von WireGuard in den Kernel. Dies ist ein VPN-Tunnel, der von der IT-Sicherheitsfirma Edge Security entwickelt wurde. Die Idee alternative Ansätze zur Entwicklung von Transistoren behandelt. Heute sprechen wir über Konzepte, die in der Lage sind, die Funktionsprinzipien traditioneller Rechensysteme zu transformieren: wurde bereits vor zwei Jahren aufgegriffen – damals unterstützte von Linus Torvalds selbst – jedoch wurde die Implementierung verschoben. Das Projekt war stark an die Kryptofunktionen von Edge Security gebunden. Doch vor einem halben Jahr gingen die Autoren des neuen Protokolls einen Kompromiss ein und wechselten zu dem vom Kernel unterstützten Crypto API.

Es gibt Meinung, was in der Zukunft bedeutet, dass WireGuard OpenVPN ersetzen könnte. Laut Tests, ist die Durchsatzleistung des neuen Protokolls viermal höher als die von OpenVPN: 1011 Mbit/s im Vergleich zu 258 Mbit/s. Hier sollte man jedoch beachten, dass der Wechsel zum Standard-Crypto-API die Leistung beeinträchtigen kann.

Eine weitere Besonderheit von WireGuard ist, dass er die Verbindung nicht trennt, selbst wenn der Nutzer eine neue IP-Adresse erhält, und selbstständig die Routing-Probleme löst. Für diese Zwecke wird jedem Netzwerkinterface ein privater Schlüssel zugeordnet. Dieser wird generiert durch Diffie-Hellman-Protokolls. Die Verschlüsselung selbst gebaut auf ChaCha20 und dem Algorithmus Poly1305. Sie gelten als verbesserte Alternativen zu AES-256-CTR und HMAC.

Das neue Dateisystem

Dieses System ist es Zonefs, vorgestellt von den Ingenieuren von Western Digital. Es ist für die Verwendung mit zonierten Speichergeräten konzipiert (zoned storage). Es handelt sich um Blocklaufwerke, deren Adressraum in Zonen unterteilt ist (z. B. NVMe SSD). Das Dateisystem ermöglicht es, jede Zone wie eine Datei zu behandeln — das heißt, spezielle APIs anstelle von ioctl zu verwenden, um auf das Speichersystem zuzugreifen. Ein ähnlicher Ansatz wird in den Datenbanken RocksDB und LevelDB verwendet. Dies ermöglicht es, die Kosten für den Transfer von ursprünglich für die Arbeit mit Dateien optimiertem Code zu senken.

In Linux gibt es bereits eine Funktion zur Interaktion mit Blockgeräten. Im Kernel der Version 4.13 wurde das Modul dm-zoned. Es präsentiert das zonierte Speichergerät als gewöhnliches Blockgerät, während Zonefs eine Alternative darstellen wird.

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Neben der Einführung des neuen Dateisystems haben die Entwickler des Linux-Kernels auch Änderungen an bestehenden Systemen vorgenommen. Es wurden wurden hinzugefügt Kompressionsmechanismen LZO/LZ4 für F2FS — deren Unterstützung bleibt vorerst experimentell. Sie müssen manuell beim Mounten des Volumes aktiviert werden (Option compress_algorithm). Auch Upgrade einen EXT4 – es bezieht sich auf direkte E/A-Operationen. Das Update-Paket wurde von dem IBM-Ingenieur Ritesh Harjan vorgestellt. Laut seinen Angaben, kann der Patch in einigen Fällen die Leistung des Dateisystems um 140 % steigern.

Treiberupdates

Es wird einen neuen Treiber im Kernel geben cpuidle_cooling. Seine eine Aufgabe – um CPU/SoC zu kühlen, indem Leerlaufzyklen während des Betriebs integriert werden. In gewissem Sinne ähnelt er dem PowerClamp-Treiber für Intel-Prozessoren, ist jedoch nicht an eine bestimmte Architektur gebunden. Das System veröffentlicht wird von Experten von Linaro unterstützt, die sich mit der Optimierung von Open-Source-Software für ARM-Plattformen beschäftigen.

Außerdem hinzugefügt werden Unterstützung für Grafikkarten der GeForce-20-Serie (TU10x). Den entsprechenden Treiber entwickelte Ben Skeggs aus dem Nouveau-Projekt. Leider werden die GeForce-16-Modelle (TU11x) vorerst „außen vor“ bleiben. Nvidia hat die erforderlichen Firmware-Images, die für die Initialisierung der Karte notwendig sind, nicht bereitgestellt. Außerdem könnten die neuen Grafikkarten unter Linux aufgrund fehlender Reklocking-Funktionen – automatischer Frequenzsteuerung – Leistungsprobleme haben. In der Vergangenheit wurde festgestellt, dass die Nouveau-Treiber 20–30 % langsamer als die Originale arbeiten können. 20–30% langsamer als die Originale.

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Ein neues Kern-Update unterstützen wird USB4. Entsprechende Änderungen haben vorgeschlagen Ingenieure von Intel. Sie haben die bestehende Codebasis, die mit Thunderbolt verbunden ist, modifiziert – das sind etwa zweitausend Zeilen.

Natürlich sind das nicht alle Updates, die ins Kernel kommen werden – zum Beispiel kann man erwarten Unterstützung für zusätzliche Peripheriegeräte und Netzwerkgeräte. Außerdem wird Kernel 5.6 das erste 32-Bit-Kernel sein, bei dem das Problem des Jahres 2038 gelöst wird.Ende Januar haben Ingenieure die letzten Änderungen an nfsd, xfs, alsa und v4l2 vorgenommen. Sie hoffen, dass die Nutzer und Entwickler der Distributionen in den verbleibenden achtzehn Jahren auf Kernel 5.6 (oder dessen zukünftige Versionen) umsteigen können.

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Quelle: habr.com