Release des Linux-Kernels 6.13

Nach zwei Monaten Entwicklung stellte Linus Torvalds die Veröffentlichung des Linux-Kerns 6.13 vor. Zu den bemerkenswertesten Änderungen gehören: der Modus für latentes Auslagern im Task-Scheduler, Unterstützung für atomare Schreibvorgänge in XFS und Ext4, der Mechanismus „multigrain timestamps“, der adaptive Modus zur Aktivierung von Polling in der Netzwerksubsystem, die Möglichkeit der Erstellung mit AutoFDO-Optimierungen, Unterstützung des ARM65 Guarded Control Stack, Isolierung virtueller Maschinen durch die Erweiterung ARM CCA, separate Stacks in BPF, die Entfernung von ReiserFS, der Treiber virtual-cpufreq, die netlink API net-shaper, der Mount-Modus von tmpfs in Bezug auf die Groß- und Kleinschreibung und Unterstützung für POSIX-Erweiterungen in SMB3 sowie der Treiber AMD Cache Optimizer.

In die neue Version wurden 14172 Korrekturen von 2086 Entwicklern aufgenommen, die Patch-Größe beträgt 46 MB (Änderungen betrafen 15375 Dateien, 598707 Codezeilen wurden hinzugefügt, 406294 Zeilen entfernt). In der vorherigen Version gab es 14607 Korrekturen von 2167 Entwicklern, die Patch-Größe betrug 37 MB. Etwa 52 % aller Änderungen in 6.13 betreffen Gerätetreiber, ca. 13 % der Änderungen beziehen sich auf die Aktualisierung von codespezifischen Informationen für Hardwarearchitekturen, 11 % stehen im Zusammenhang mit dem Netzwerkstack, 4 % mit Dateisystemen und 3 % mit internen Subsystemen des Kerns.

Wesentliche Neuerungen im Kernel 6.13:

• Festplattensubsystem, Ein-/Ausgabe und Dateisysteme
  • Ein neuer Mechanismus für „multigrain timestamps“ wurde hinzugefügt, der es ermöglicht, Informationen über die Änderung oder den Zugriff auf Dateien mit mehr als einer Millisekunden-Genauigkeit zu erhalten, jedoch ohne negative Auswirkungen auf die Leistung. Die Erhöhung der Genauigkeit von Zeitstempeln führt zu zusätzlichen Kosten aufgrund der erhöhten Intensität der Metadaten, die auf die Festplatte geschrieben werden, weshalb in der vorgeschlagenen Implementierung genauere Zeitstempel nicht für alle Dateien erstellt werden, sondern nur für diejenigen, für die Prozesse solche Zeitstempel über den Aufruf getattr() anfordern.
  • Unterstützung für atomare Schreiboperationen hinzugefügt, bei denen Daten, deren Größe die Sektorgröße überschreitet, atomar auf Speichereinheiten geschrieben werden, die diese Möglichkeit anbieten. Derzeit wird die atomare Schreibweise für XFS, Ext4 im O_DIRECT-Modus (Direct I/O) und md RAID 0/1/10 implementiert.
  • Ein neuer Mechanismus zur Zählung von Verweisen für Dateien wurde vorgeschlagen, der eine Leistungssteigerung von 3–5 % in Arbeitslasten mit mehr als 255 Threads bietet.
  • Die Implementierung des Dateisystems ReiserFS wurde entfernt, das vor zwei Jahren als veraltet erklärt wurde.
  • Der sysctl-Parameter „fs.dentry-negative“ wurde hinzugefügt, um die VFS-Richtlinie zur Bereinigung von „dentry“-Einträgen (interne Darstellung von Verzeichniselementen) nach dem Löschen der zugehörigen Dateien einzustellen. Für bestimmte Arten von Lasten ist es optimaler, solche Einträge über gelöschte Dateien beizubehalten, während sie für andere besser gelöscht werden, daher bietet der Kernel die Möglichkeit zur Auswahl (standardmäßig werden „dentry“-Einträge nicht automatisch gelöscht).
  • Im Systemaufruf statmount() wurde das Flag STATMOUNT_OPT_ARRAY hinzugefügt, um eine Liste von Dateisystemoptionen als Null-terminiertes String-Array zurückzugeben, wobei keine „\000“-Escape-Sequenz verwendet wird. Unterstützt wird das Zurückgeben des FS-Subtyps (fs_subtype, um die Verwendung von FUSE zu bestimmen), der sicheren Einhängeoptionen und des ursprünglichen Superblocks (sb_source).
  • Im OverlayFS wurde die Möglichkeit hinzugefügt, Schichten über Dateideskriptoren anzugeben und nicht über Dateipfade.
  • Im Dateisystem tmpfs wurde die Einhängeoption „casefold“ hinzugefügt, um ohne Berücksichtigung der Groß- und Kleinschreibung zu arbeiten, sowie die Option „strict_encoding“, um die Erstellung von Dateien mit ungültigen UTF-8-Zeichen zu blockieren.
  • Ein neuer Satz von Systemaufrufen zur Verwaltung erweiterter Dateiattribute wurde vorgeschlagen: setxattrat(), getxattrat(), listxattrat() und removexattrat(). Im Gegensatz zu den Systemaufrufen setxattr(), getxattr(), listxattr() und removexattr() erfordern die neuen Varianten die Angabe des Dateideskriptors des Verzeichnisses, in dem der Dateipfad gesucht wird.
  • In Btrfs wurde die ioctl-Operation BTRFS_IOC_SUBVOL_SYNC_WAIT hinzugefügt, die das Warten auf das Ende der Bereinigung von Untervolumen umfasst, was es einem nicht privilegierten Benutzer ermöglicht, den Befehl „btrfs subvolume sync“ ohne Zugriff auf ioctl SEARCH_TREE auszuführen (nützlich in Backup-Anwendungen, die Untervolumen bereinigen). Die ioctl-Operation ENCODED_READ wurde hinzugefügt, um über io_uring kodierte Daten zu lesen, z. B. um direkt komprimierte Extents ohne Dekomprimierung zu lesen. Die Arbeiten zur Umstellung auf die Verwendung von Seitenfolien (page folios) wurden fortgesetzt. Das Auftreten von Lock-Contention beim Suchen nach eingebetteten Rückverweisen und beim Durchlaufen von Extent-Puffern wurde verringert. Die Effizienz der Kompression der Extent-Karte wurde erhöht.
  • Im EROFS-Dateisystem (Erweiterbares Nur-Lese-Dateisystem), das für die Verwendung auf Partitionen im Nur-Lese-Modus konzipiert ist, wurde die Möglichkeit implementiert, die Optionen SEEK_HOLE und SEEK_DATA im Systemaufruf lseek() zu verwenden.
  • F2FS unterstützt jetzt die Spiegelung von Geräten ("device aliasing"), die es ermöglicht, temporär einen Bereich in F2FS zu reservieren, um Teile eines Blockgeräts in einem anderen Dateisystem zu verwenden. Nach Abschluss der externen Operation kann der reservierte Bereich wieder in F2FS zurückgegeben werden. Beispielsweise kann ein Dateisystem mit dem Befehl „mkfs.f2fs -c /dev/vdc@vdc.file /dev/vdb“ erstellt werden, wonach der Inhalt des Geräts /dev/vdc reserviert und in die Datei vdc.file gespiegelt wird, und die Partition /dev/vdc kann für eigene Zwecke verwendet werden, etwa um sie für ein anderes Dateisystem zu formatieren. Um den reservierten Inhalt zurückzugeben, reicht es aus, die Datei vdc.file zu löschen.
  • In XFS wurde die Unterstützung für Quoten für Echtzeitspeichergeräte hinzugefügt. Außerdem wurde eine Unterstützung für ein Verzeichnis mit Metadaten (metadata directory) implementiert, das alle Inodes mit Metadaten enthält.
  • Im FUSE-Mechanismus wurde die Möglichkeit zur dynamischen Änderung der maximalen Anzahl von Seiten (FUSE_MAX_MAX_PAGES) hinzugefügt, indem „sysctl fs.fuse.max_pages_limit“ verwendet wird. Dabei kommen Seitenfolien (page folios) zum Einsatz.
  • In SMB wurde die Unterstützung für POSIX-Erweiterungen für SMB3 implementiert, die notwendig sind, um spezielle Dateitypen wie FIFO, Gerätedateien und symbolische Links zu speichern. Es wurde die Möglichkeit hinzugefügt, eine Partition mit einem alternativen Passwort zu mounten, das bei der Rotation von Passwörtern verwendet wird. Eine neue Mount-Option „cifs.upcall“ zur Bestimmung des Namensraums wurde hinzugefügt. Die Erkennung von symbolischen und Blockgeräte-Dateien, die auf dem Windows NFS-Server erstellt wurden, wurde ermöglicht. Symbolische Links im WSL-Stil (Windows Subsystem for Linux) werden ebenfalls unterstützt.
  • Die Dateisysteme UBIFS, ADFS, BEFS, HFS, HFSPLUS, HPFS, JFS und ECRYPTFS wurden auf die Verwendung der neuen API zum Mounten von Partitionen umgestellt.
  • Die Dateisysteme ECRYPTFS, UFS und NILFS2 wurden auf die Verwendung von Seitenfolien (page folios) umgestellt.
• Speicher und Systemdienste
  • Im Scheduler wurde ein Modell des faulen Task-Preemptions (PREEMPT_LAZY, lazy preemption) implementiert, das dem Modell der vollständigen Preemption («full preemption») für Echtzeitanwendungen (RR/FIFO/DEADLINE) entspricht, jedoch die Preemption regulärer Aufgaben (SCHED_NORMAL) bis zur Tick-Grenze verzögert. Diese Verzögerung führt zu einer Reduzierung der Preemption von Lock-Haltern und ermöglicht es, die Leistung näher an die Konfigurationen heranzuführen, die das Modell der freiwilligen Preemption (voluntary preemption) verwenden. So bewahrt das neue Modell die Möglichkeiten der vollständigen Preemption für Echtzeitanwendungen, minimiert jedoch die Leistungseinbußen für reguläre Aufgaben. Zudem vereinfacht das neue Modell die Logik für die Preemption von Aufgaben im Kernel, da Handler, die sich in anderen Kernelkomponenten (außerhalb des Task-Schedulers) befinden, aus dem Scheduling-Prozess ausgeschlossen werden.
  • Beim Kompilieren mit dem Clang-Compiler besteht die Möglichkeit, Optimierungen zu nutzen.
    
    Quelle: opennet.ru