Linuxi tuuma versioon 5.1 väljaandmine

Pärast kahte kuud arendust Linus Torvalds esitles ydinversioon Linux 5.1. Oluliste muudatuste hulka kuuluvad: uus liides asünkroonsesse sisend-/väljundisse io_uring, NVDIMM-i kasutamine RAM-ina, Nouveau toetab jagatud virtuaalset mälu, väga suurte FS-ide skaleeritava jälgimise toetamist fanotify kaudu, Btrfs-is Zstd tihendustaseme seadistamise võimalus, uus cpuidle TEO töötleja, süsteemikõnede rakendamine 2038. aasta probleemi lahendamiseks, seadme-mappimise seadmest käivitamise võimalus ilma initramfs-ta, LSM-module SafeSetID, toimetamine kombineeritud live-patchidega.

Peamised uuendused:

• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • Uus liides asünkroonsesse sisend-/väljundisse on io_uring, mis on märkimisväärne, kuna see toetab sisend-/väljundi pollingut ja võimaldab töötada nii vahemäluga kui ka ilma. Meeldetuletuseks, et eelnevalt pakutud asünkroonse sisend-/väljundi mehhanism „aio“ ei toetanud vahemäluga sisend-/väljundit, võis töötada ainult O_DIRECT režiimis (ilma vahemäluta ja vahemälu ümbersuunamisega), esines probleeme blokeerimisega, kuna oodi metainformatsiooni kättesaadavust, ja sellel olid suuremad kulud andmete kopeerimise tõttu mälus.

    API raames
    io_uring üritasid arendajad kõrvaldada vana aio liidese puudujääke. Juhul kui tõhususest io_uring on väga lähedane SPDK ja ulatub oluliselt libaio-st ette pollinguga töötamisel. io_uring-i kasutamiseks kasutajaruumi lõpprakendustes on ette valmistatud raamatukogu liburing, mis pakub kõrgetasemelist kilet kernel liidesele;
  • FSe asjade jälgimise mehhanismis fanotify() lisatud toetab superbloki ja struktuuri dirent (kaustade loomine, kustutamine ja liigutamine). Esitatud võimalused aitavad lahendada skaleerimisprobleeme, mis tekivad väga suurte FS-ide muutuste rekursiivse jälgimise puhul inotify mehhanismi kaudu (varem oli direnti muudatusi võimalik jälgida vaid inotify kaudu, kuid
    rekursiivse jälgimise tõhusus suurte pesakastide osas jättis soovida). Nüüd on sellist jälgimist võimalik tõhusalt läbi viia fanotify kaudu;
  • Btrfs failisüsteemis lisatud võimalus seadistada zstd algoritmi kompressiooni taset, mis võib olla optimaalne kompromiss kiire, kuid ebaefektiivse lz4 ja aeglase, kuid hästi kompaktse xz vahel. Sarnaselt sellele, kuidas sai varem zlibi kasutamisel määrata kompressiooni taset, on zstd toetusesse lisatud monteerimisvalik «-o compress=zstd:level». Testimisel pakkus minimaalne esimene tase 2.658-kordset andmete kompressiooni kiirusel 438.47 MB/s, dekompressioonikiirus oli 910.51 MB/s ja mälu tarbimine 780 MB, samas kui maksimaalne 15. tase suutis saavutada 3.126-kordse kompressiooni, kuid kompressioonikiirus oli vaid 37.30 MB/s, dekompressioonikiirus 878.84 MB/s ja mälu tarbimine 2547 MB;
  • Lisatud võimalus käivituda failisüsteemilt, mis paikneb device-mapper seadmel, ilma initramfs rakendamata. Alates käesolevast seadme kerneliversioonist on device-mapperit võimalik otse bootimisel kasutada, näiteks ega juur FS jaotises. Jaotise seadistamine toimub bootimise parameetri «dm-mod.create» abil. Ka lubatud moodulid device-mapperile, mis on lubatud käivitamiseks: «crypt», «delay», «linear», «snapshot-origin» ja «verity»;
  • Flash-mälule suunatud failisüsteemile F2FS on lisatud lipp F2FS_NOCOW_FL, mis võimaldab keelata copy-on-write režiimi kindla faili jaoks;
  • Kernalilt on eemaldatud failisüsteem Exofs, mis on ext2 variandina kohandatud OSD (objektipõhise salvestusseadmestiku) jaoks. Samuti on eemaldatud SCSI protokolli tugi selliste objektide salvestusseadmete jaoks;
• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • prctl() on lisatud võimalus PR_SPEC_DISABLE_NOEXEC, et hallata spekuleerivat käivitamist valitud protsessile. Uus võimalus võimaldab valikuliselt keelata spekuleerivat käivitamist protsessidele, mis võivad olla potentsiaalselt rünnatud Spectre tüüpi rünnakutega. Keelamine kehtib kuni esimese exec() kutsumiseni;
  • Realiseeritud on LSM-moodul SafeSetID, mis võimaldab süsteemiteenustel kasutajaid ohutult hallata, ilma privileegide tõstmiseta (CAP_SETUID) ja juur kasutaja volitusi saamata. Privilegiumide määramine toimub securityfs reeglite määratlemise kaudu, mis põhinevad lubatud sidumiste valgel maal (kujule «UID1:UID2»);
  • Lisatud madalamate tasemete muudatused, mis on vajalikud turvamoodulite (LSM) laadimise virnastamise korraldamiseks. Tutvustatud tuumalaadimise parameetrit «lsm», mis võimaldab hallata, milliseid mooduleid laaditakse ja millises järjekorras;
  • Auditisüsteemi on lisatud failide nimede nimede tugi;
  • Laienevad GCC-pistiku structleak võimalused, mis võimaldavad blokeerida potentsiaalseid mälulekkeid. Tagatud on igasuguste muutuja algatamine, mida kasutatakse koodis viitega, kas viitena või kuskil mujal;
• Võrgusüsteem
  • Sokettide jaoks rakendatud uus valik «SO_BINDTOIFINDEX», mis sarnaneb
    «SO_BINDTODEVICE», kuid võtab argumendina võrguliidese indeksinumbri, mitte liidese nime;
  • MAC80211 virnastikku on lisatud võimalus määrata ühele seadmele mitu BSSID (MAC-aadressi). WiFi jõudluse optimeerimise projekti raames on MAC80211 virnastikku lisatud eetriaja jaotuse arvestamine ning võimalus jaotada eetriaega mitme jaama vahel (juurdepääsupunkti režiimis väiksema aja eraldamine aeglastele WiFi jaamadele, mitte aja ühtlane jaotamine kõikide jaamade vahel);
  • Lisatud mehaanika «devlink health«, mis annab teateid probleemide ilmnemisel võrguliidese puhul;
• Mälu ja süsteemiteenused
  • TC39 pärand RegExp funktsioonid JavaScriptis signaalide turvaline saatmine, arvestades PID-i taaskasutamise võimalust. Näiteks kill-kutse teostamisel võis varem tekkida olukord, kus kohe pärast signaali saatmist sihtimiseks võidakse PID vabastada protsessi lõpetamise tõttu ja seda võis kasutada teine protsess, mille tulemusena signaal saadeti teisele protsessile. Selliste olukordade välistamiseks on lisatud uus süsteemikutse pidfd_send_signal, mis kasutab failikirjeid /proc/pid-st, et tagada stabiilne seotus protsessiga. Isegi kui PID võetakse töötluse ajal uuesti kasutusele, ei muutu failikirje ja seda on ohutu kasutada signaali saatmiseks protsessile;
  • Lisatud võimalust kasutada püsiva mälu seadmeid (persistent-memory, näiteks NVDIMM-i.) RAM. Varem on sarnased seadmed tuumasse toetatud salvestusseadmestena, kuid nüüd saab neid kasutada ka täiendava operatiivmälu nii nagu need on. See võimalus on rakendatud kasutajate soovide vastuseks, kes on valmis leppima jõudluse mahajäämusega ja soovivad kasutada Linuxi tuuma mäluhalduse API-d, selle asemel, et kasutada olemasolevaid kasutajaruumi mäluhaldussüsteeme, mis töötavad üle mmap dax-faili jaoks;
  • Uus CPU jõudeoleku töötleja (cpuidle) on lisatud, mis otsustab, millal võib CPU sügavale energiakaupluse režiimidesse viia, sügavam režiim pakub suuremat kokkuhoidu, kuid väljumiseks kulub rohkem aega — TEO (Timer Events Oriented Governor). Kuni praeguseni pakuti kahte cpuidle töötlejat — "menu" ja "ladder", mis erinevad heuristikast. "Menu" töötlejal on tuntud probleeme heuristiliste otsuste vastuvõtmisega, seetõttu otsustati luua uus töötleja. TEO positsioneeritakse "menu" töötleja alternatiivina, mis võimaldab saavutada kõrgemat jõudlust samal energiatootmise tasemel.
    Uut töötlejat saab aktiveerida laadimisparameetri "cpuidle.governor=teo" abil;
  • Töös on kõrvaldamine 2038 aasta probleemi, mis on tingitud 32-bitise time_t tüübi ületäitumisest, on süsteemikutsed, mis pakuvad 32-bitiste arhitektuuride jaoks 64-bitiseid ajaloode. Selle tulemusel saab 64-bitist time_t struktuuri nüüd rakendada kõigis arhitektuurides. Sarnased muudatused on tehtud ka võrgu alamsüsteemis valikute jaoks timestamp võrgusokkide;
  • Keenis on kuumade plaastrite süsteem (live patching) lisatud võimalus „Atomic Replace“ rakendada atomaarset seeriat muudatustest ühele funktsioonile. Antud võimalus võimaldab levitada kokkuvõtlikke plaastrid, mis katavad korraga mitu muudatust, selle asemel et tegeleda keerulise etapiviisilise live-plaastreid rakendamise protsessiga kindlas järjekorras. Kui varem pidi iga järgmine muudatus sõltuma eelmisest muudatusest lähtuvast funktsiooni olekust, siis nüüd on võimalik levitada kohe mitmeid muudatusi, mis on seotud ühe algse olekuga (st hooldajad saavad toetada ühte kokkuvõtlikku plaastrit aluseks olevast tuumast, mitte sõltuvate plaastrite jadana);
  • Käideldud a.out täitmisfaili formaadi tugi on eemaldatud ja
    eemaldatud a.out formaadis core-failide genereerimise kood, mis on saadud vananenud seisundis. Formaat a.out ei ole ammu kasutuses Linuxi süsteemides ja a.out failide genereerimist ei toetata enam kaasaegsete tööriistade poolt vaikimisi Linuxi konfiguratsioonides. Lisaks võib a.out failide laadija olla täielikult kasutajaruumi rakendatud;
  • BPF-programmide valideerimise mehanismi on lisatud võimalus määrata ja eemaldada kasutamata kood. Tuuma on lisatud ka plaastrid spinlocki toe jaoks BPF-alamsüsteemis, mis pakuvad täiendavaid võimalusi BPF-programmide paralleelse täitmise haldamiseks;
• Varustus
  • Nouveau draiveris lisatud heterogeense mälu juhtimise tugi, mis võimaldab CPU-l ja GPU-l pääseda juurde jagatud sünkroonitud mälu aladele. Jagatud virtuaalse mälusüsteem (SVM, shared virtual memory) on rakendatud HMM (heterogeense mälu halduse) alamsüsteemi baasil, mis võimaldab kasutada seadmeid, millel on oma mälu haldamise blokid (MMU, memory management unit), mis saavad juurdepääsu põhimenetlusele. Sealhulgas saab HMM abil korraldada ühise aadressiruumi GPU ja CPU vahel, kus GPU-l on juurdepääs protsessi põhimenetlusele. SVM tugi on hetkel aktiveeritud ainult Pascali perekonna GPU-de jaoks, kuigi tugi on tagatud ka Volta ja Turing GPU-de jaoks. Lisaks, Nouveau on lisatud uus ioctl protsesside mälupiirkondade migratsiooni juhtimiseks GPU mällu;
  • Intel DRM-draiver GPU-de jaoks Skylake ja uuemad (gen9+) on lisatud vaikimisi on fastboot-režiim, mis välistab üleliigsed režiimivahetused käivitamise ajal. Lisatud uued seadme tuvastajad mikroarhitektuuridel Coffelake ja Ice Lake. Coffelake'i kiipide jaoks lisatud GVT toetamine (GPU virtualiseerimine). Virtuaalsete GPU-de jaoks rakendatud VFIO EDIDi toetamine. MIPI/DSI LCD-paneelide jaoks lisatud ACPI/PMIC elementide tuki. Rakendatud uued TV-režiimid 1080p30/50/60 TV;
  • Draiverisse amdgpu on lisatud tugi GPU-dele Vega10/20 BACO. Teostatud on väikese energiatarbimise haldamise vahendid Vega 10/20 jaoks ja jahutuse juhtimise tabelid Vega 10. Uued PCI seadme tuvastajad GPU Picasso jaoks on lisatud. Lisatud planeeritud sõltuvuste juhtimise liides vastastikuste blokeeringute vältimiseks;
  • Lisatud DRM/KMS draiver ekraanide operatsioonide kiirendamiseks ARM Komeda (Mali D71);
  • Lisatud toetus Toppoly TPG110, Sitronix ST7701, PDA 91-00156-A0, LeMaker BL035-RGB-002 3.5 ja Kingdisplay kd097d04 ekraanipaneelidele;
  • Lisatud toetus helikoodikatele Rockchip RK3328, Cirrus Logic CS4341 ja CS35L36, MediaTek MT6358, Qualcomm WCD9335 ja Ingenic JZ4725B, samuti heliplatvormile Mediatek MT8183;
  • Lisatud toetus NAND-mälukontrolleritele Flash STMicroelectronics FMC2, Amlogic Meson;
  • Lisatud toetus kiirenditele Habana AI masinõppimiseks;
  • Lisatud toetus gigabiti Ethernet kontrolleritele NXP ENETC ja traadita liidesetele MediaTek MT7603E (PCIe) ja MT76x8.

Samas Latiino-Ameerika Vaba Tarkvara Fond kujundas
variant täiesti vaba tuum 5.1 — Linux-libre 5.1-gnu, millest on puhastatud kõik mittevabad elemendid ja draiverid, mis sisaldavad tootja piiratud kasutusega komponente või koodilõike. Uues versioonis on keelatud blobide laadimine draiverites mt7603 ja goya. Uuendatud on blobide puhastamise kood draiverites ja alamsüsteemides wilc1000, iwlwifi, soc-acpi-intel, brcmfmac, mwifiex, btmrvl, btmtk ja touchscreen_dmi. Blobide puhastamine lantiqi xrx200 alglaadimisprogrammis on lõpetatud, kuna see on eemaldatud tuumast.

Allikas: opennet.ru