Linuxi kernel 5.11 väljalase

Kaks kuud kestnud arendustööd, Linus Torvalds esitles Linux 5.11 tuuma väljaannet. Olulisimad muudatused hõlmavad: Intel SGX aedade toetamist, uut süsteemikutsungite haaramise mehhanismi, virtuaalbusse auxiliary, moodulite koostamise keelamist ilma MODULE_LICENSE(), kiire süsteemikutsungite filtreerimise režiimi seccomp-s, ia64 arhitektuuri toetuse lõpetamist, WiMAX tehnoloogia üleviimist „staging“ haru ning võimalust SCTP-d UDP-s kapseldada.

Uude versiooni on lisatud 15480 parandust 1991 arendajalt, patši suurus on 72 MB (muudatused hõlmasid 12090 faili, lisatud on 868025 koodirida ja eemaldatud 261456 rida). Umbes 46% kõigist 5.11 muudatustest on seotud seadmete draiveritega, umbes 16% muudatustest puudutab riistvara-spetsiifilise koodi värskendamist, 13% on seotud võrguühenduse määraga, 3% -ga failisüsteemide ja 4% tuuma siseste alamsüsteemidega.

Peamised uuendused:

• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • Btrfs-i on lisatud mitu monteerimisvalikut, mida saab kasutada andmete taastamiseks kahjustatud failisüsteemist: „rescue=ignorebadroots“ monteerimiseks, hoolimata mõningate juurkataloogide kahjustustest (extent, uuid, data reloc, device, csum, free space), „rescue=ignoredatacsums“ andmete kontrollsumma kontrollimise keelamiseks ja „rescue=all“, et samaaegselt aktiveerida režiimid ‘ignorebadroots’, ‘ignoredatacsums’ ja ‘nologreplay’. Monteerimise valik „inode_cache“ toetamine on lõpetatud, mis varem oli kuulutatud aegunuks. On tehtud ettevalmistused koodi toetamiseks metatee ja andmete plokkide jaoks, mille suurus on väiksem kui lehe suurus (PAGE_SIZE), samuti tsoonitud ruumide eraldamise režiimi toetamiseks. Puhastamata (Direct IO) päringud on viidud iomap infrastruktuuri. Teatud operatsioonide jõudlust on optimeeritud, mõnel juhul võib kiirus tõusta kümnete protsentide võrra.
  • XFS-is on rakendatud lipp „needsrepair“, mis signaalib taastamise vajadust. Kui see lipp on seadistatud, ei saa failisüsteemi monteerida, kuni lipp ei ole utiliit xfs_repair abil eemaldatud.
  • Ext4-s on pakutud ainult vigade parandusi ja optimeerimist, samuti on kood puhastatud.
  • Korduva ekspordi lubamine failisüsteemidele, mis on monteeritud NFS-i kaudu (st NFS-i kaudu monteeritud sektsioon on nüüd võimalik ekspordida NFS läbi ja kasutada vahepealse vahemäluna).
  • Süsteemi kutse close_range(), mis võimaldab protsessil korraga sulgeda kogu vahemiku avatud failide deskriptoritest, on lisatud valik CLOSE_RANGE_CLOEXEC deskriptorite sulgemiseks close-on-exec režiimis.
  • Failisüsteemi F2FS on lisatud uued kutseye ioctl(), mis võimaldavad kasutaja ruumist hallata, millised failid salvestatakse kokku surutud vormis. Lisatud on montaaži võimalus «compress_mode=», et valida, kus asub kompressiooni haldamise käitaja — tuuma poolel või kasutaja ruumis.
  • Overlayfs'i montaaž on saanud võimalikuks privileegideta protsesside poolt, kasutades eraldi kasutaja identifikaatorite ruumi (user namespace). Rakendatud on täielik koodiaudit, et kontrollida turvamudeli vastavust. Overlayfs'is on lisatud ka võimalus käivitada koopiaid failisüsteemi piltidest, lubades valikulise UUID kontrollimise väljalülitamist.
  • Failisüsteemi Ceph on lisatud protokolli msgr2.1 tugi, mis võimaldab AES-GCM algoritmi kasutamist andmete edastamisel krüpteeritud kujul.
  • Moodulis dm-multipath on rakendatud IO affinity arvestamine, kui valitakse sisendi/väljundi päringute marsruuti.
• Mälu ja süsteemiteenused
  • Lisatud on uus süsteemi kutsete katte mehhanism, mis põhineb prctl() funktsioonil ja võimaldab kasutaja ruumis genereerida erandeid teatud süsteemi kutse kutsumise korral ja simuleerida selle täitmist. Antud funktsionaalsus on nõutud Wine'i ja Proton'i jaoks Windowsi süsteemi kutsete simuleerimiseks, mis on vajalik mängude ja rakenduste ühilduvuse tagamiseks, mis täidavad süsteemi kutseid otse Windows API-d mööda (näiteks autoriseerimata kasutamise kaitsmiseks).
  • Kasutaja pettuse failist userfaultfd(), mis on ette nähtud lehekülje vigade (mälu mittejaotatud lehekülgedele juurdepääs) käsitlemiseks kasutaja ruumis, on saanud võimaluse keelata tuuma tasemel tekkivate erandite töötlemise, et raskendada teatud haavatavuste ärakasutamist.
  • BPF alamsüsteemi on lisatud toetus ülesande kohalike andmete salvestamise (task-local storage) jaoks, mis seob andmed konkreetse BPF töötlejaga.
  • BPF programmide mälu kasutamise jälgimise süsteem on täielikult ümber tehtud — mälu kasutamise haldamiseks BPF objektides on ette nähtud cgroup kontroller, mitte memlock rlimit.
  • BTF (BPF Tüüpformaat) mehhanism, mis annab teavet BPF pseudokoodi tüüpide kontrollimiseks, toetab nüüd südamikku moduleid.
  • Asünkroonse sisendi ja väljundi io_uring liidesesse on lisatud süsteemikõnede shutdown(), renameat2() ja unlinkat() tugi. io_uring_enter() kutse puhul on lisatud võimalus määrata ajutine ooteaeg (ajutise väärtuse toetuse kontrollimiseks võib kasutada lippu IORING_FEAT_EXT_ARG).
  • Intel Itaniumi protsessorites rakendatud ia64 arhitektuur on kategooriasse "orphaned" viidud, mis tähendab hoolduse lõpetamist. Hewlett Packard Enterprise lõpetas Itaniumi uue riistvara tellimiste vastuvõtmise, samas kui Intel tegi seda juba eelmisel aastal.
  • MicroBlaze arhitektuuril põhinevate süsteemide tugi, millel puudub mälu valitsemise moodul (MMU), on lõpetatud. Sellised süsteemid ei ole juba pikka aega levinud.
  • MIPS arhitektuuri jaoks on lisatud koodi katvuse testimise tugi gcov utiliidi abil.
  • Lisatud on täiendava busside toe tugi, et suhelda mitmeotstarbeliste seadmetega, mis vajavad erinevaid draivereid (nt Etherneti ja RDMA toe omavad võrgukaardid). Buss võib seadmest määrata esmase ja teise draiveri, kus MFD (Multi-Function Devices) alamsüsteemi kasutamine on keeruline.
  • RISC-V arhitektuuri jaoks on lisatud CMA (Contiguous Memory Allocator) mäluhalduse süsteemi tugi, mis on optimeeritud suurte pidevate mälupiirkondade eraldamiseks mälulehtede liikumise tehnikaga. RISC-V jaoks on samuti rakendatud juurdepääsumeetmed /dev/mem ja katkestuste töötlemise aja jälgimise jaoks.
  • 32-bitiste ARM süsteemide jaoks on lisatud KASan (Kernel address sanitizer) silumise tööriista tugi, mis tagab mäluhalduse vigade leidmise. 64-bitise ARM rakenduse puhul on KASan rakendatud MTE (MemTag) siltide kasutamisele.
  • Lisatud on süsteemikõne epoll_pwait2(), mis võimaldab kasutada nanoskeemide täpsusega ajutisi ooteseisundeid (epoll_wait kutse manipuleerib millisekunditega).
  • Ehitusprotsessis on tagatud vea väljund, kui proovida ehitada tuumamooduleid, mille puhul makro MODULE_LICENSE() ei ole määranud koodi litsentsi. Viga ehituses kutsutakse nüüd esile ka makro EXPORT_SYMBOL() kasutamise puhul staatiliste funktsioonide jaoks.
  • Lisatud tugi GEM-objektide kaardistamiseks mälu seest, mis on seotud sisendi/väljundiga, võimaldades kiiruselt parandada framebufferi tööd mõnedes arhitektuurides.
  • Kconfigis on peatatud Qt4 tugi (Qt5, GTK ja Ncurses tugi on jäetud alles).
• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • Süsteemikutsesse seccomp() on lisatud kiire reageerimise režiimi tugi, mis võimaldab väga kiiresti tuvastada, kas kindlat süsteemikutsumist on lubatud või keelatud, tuginedes protsessile kinnitatud volituste tabelile (constant-action bitmap), mis ei nõua BPF-käitleja käivitamist.
  • Integreeritud tuuma komponendid Intel SGX (Software Guard eXtensions) põhjal anklaide loomise ja haldamise jaoks, mis võimaldavad rakendustel käitada koodi isoleeritud krüpteeritud mälu piirkondades, millele ülejäänud süsteemi ligipääs on piiratud.
  • Eesmärgiga piirata kasutajaruumi juurdepääsu MSR (model-specific register) registritele on keelatud kirjutamine registrisse MSR_IA32_ENERGY_PERF_BIAS, mis võimaldab muuta protsessori energiatõhususe režiimi ("normal", "performance", "powersave").
  • Reaalajas süsteemide kernel-rt harust on kolitud võimalus kõrge prioriteetsete ülesannete rändluse keelamiseks CPU vahel.
  • ARM64 süsteemidele on lisatud võimalus rakendada MTE (MemTag, Memory Tagging Extension) silte signaalide mälu aadressidele. MTE kasutuselevõtt toimub by SA_EXPOSE_TAGBITS valiku määramisega sigaction() kaudu ja võimaldab korraldada näitajate korrektse kasutamise kontrollimist, et vältida haavatavust, mis tuleneb juba vabastatud mälublokkide, puhverülekatete, enne algatamist toimuva juurdepääsudega ja väljaspool praegust konteksti kasutamisega.
  • Lisatud parameeter "DM_VERITY_VERIFY_ROOTHASH_SIG_SECONDARY_KEYRING", mis võimaldab dm-verity alamsüsteemil kontrollida sertifikaatide hässe, mis asuvad teises võtmehoidlas (keyring). Praktikas võimaldab seadistus verifitseerida mitte ainult tuuma sisse ehitatud sertifikaate, vaid ka töö ajal laaditud sertifikaate, mis võimaldab sertifikaate uuendada ilma kogu tuuma uuendamata.
  • User-mode Linux'is on lisatud suspend-to-idle režiimi tugi, mis võimaldab keskkonda külmutada ja kasutada SIGUSR1 signaali ärkamiseks.
  • Virtio-mem mehhanismi, mis võimaldab sooja ühendamise ja eemalduse mälu virtuaalsetes masinates, on lisatud suuri plokkide režiimi (BBM, Big Block Mode) tugi, võimaldades edastada või võtta mälu plokkides, mis ületavad tuuma ploki suuruse, mis on vajalik VFIO optimeerimiseks QEMU-s.
  • Ytktas TLS'i rakendusse on lisatud CHACHA20-POLY1305 krüptimise tugi.
• Võrgusüsteem
  • 802.1Q (VLAN) jaoks on rakendatud ühenduse rikke haldamise mehhanism (CFM, Connectivity Fault Management), võimaldades tuvastada, kinnitada ja isoleerida vigu virtuaalsetes sildades (Virtual Bridged Networks). Näiteks võib CFM-i kasutada probleemide lokaliseerimiseks võrkudes, mis hõlmavad mitmeid sõltumatuid organisatsioone, kelle töötajad pääsevad juurde ainult oma seadmetele.
  • On lisatud SCTP protokolli pakettide kapseldamise tugi UDP-pakettides (RFC 6951), mis võimaldab kasutada SCTP vanades aadressitõlketesse, mis ei toeta SCTP-d otse, ning rakendada SCTP-d süsteemides, mis ei paku otsest juurdepääsu IP tasemele.
  • WiMAX tehnoloogia rakendus on viidud staging'usse ja tulevikus on plaanis see eemaldada, kui ei leita kasutajaid, kellele WiMAX vajalik on. WiMAXi ei kasutata enam avalikes võrkudes ning ainus WiMAXiga ühendatav draiver tuumas on vananenud Intel 2400m draiver. NetworkManageri võrgu seadistajas peeti WiMAXi toetus 2015. aastal lõpetatuks. Praegu on WiMAX peaaegu täielikult asendatud selliste tehnolooge nagu LTE, HSPA+ ja Wi-Fi 802.11n.
  • On tehtud tööd sissetuleva TCP liikluse töötlemise optimeerimiseks zerocopy režiimis, st ilma täiendava kopeerimiseta uutesse puhvrisse. Keskmise suurusega liikluse jaoks, mis hõlmab kümneid või mitu sada kilobaiti andmeid, osutub zerocopy rakendamine recvmsg() asemel märgatavalt efektiivsemaks. Näiteks on ellu viidud muudatused võimaldanud suurendada RPC stiilis liikluse töötlemise efektiivsust 32 KB sõnumitega zerocopy rakendamisel 60-70%.
  • Lisatud on uued ioctl() kutsed, et luua võrgu sildu, mis hõlmavad mitut PPP kanalit. Pakutav funktsionaalsus võimaldab kaadritel liikuda ühelt kanalilt teisele, näiteks PPPoE-st PPPoL2TP sessioonile.
  • MPTCP (MultiPath TCP) tuuma integreerimine jätkub, mis on TCP protokolli laiendus TCP-ühenduse töö korraldamiseks, edastades pakette samaaegselt mitmete marsruutide kaudu, mis on seotud erinevate IP-aadressidega. Uues väljaandes on rakendatud toetust ADD_ADDR valikule, et kuulutada välja saadaval olevad. IP-aadresse ühenduspunkid, millega on võimalik ühendust luua, kui lisanduvad uued vood MPTCP-ühendusele.
  • Lisatud on võimalikud seadistused, kuidas käituda, kui ühenduste polling'i eelarve ületatakse (busy-polling). Varasemalt saadaval olnud SO_BUSY_POLL režiim tähendas üleminekut softirq'le, kui eelarve oli ammendatud. Rakendustele, mis vajavad polling'ut jätkata, on pakutud uut valikut SO_PREFER_BUSY_POLL.
  • IPv6-s on rakendatud SRv6 End.DT4 ja End.DT6 režiimide toetust, mida kasutatakse mitme kasutaja IPv4 L3 ja VRF (Virtuaalne suunamine ja edasiandmine) seadmete loomiseks. VPN Jaotusvõrk 802.11 on lisatud API, et seadistada SAR-iga seotud võimsuse piiranguid, samuti AE PWE ja HE MCS parameetreid. Intel iwlwifi draiverisse on lisatud toetus 6GHz (Ultra High Band) sagedusvahemikule. Qualcomm Ath11k draiverisse on lisatud tehnoloogia FILS (Fast Initial Link Setup, standardiseeritud kui IEEE 802.11ai) kiire ühenduse seadistamiseks, mis võimaldab vältida viivitusi rändamisel, kui liikuda ühest pääsupunktist teise.
  • Netfilteris on ühtlustatud set-avaldiste teostus, mis võimaldab määrata mitu avaldist iga set-loendi elementi jaoks.
  • 802.11 traadita protokolli on lisatud API-d võimsuse SAR piirangute seadistamiseks ning AE PWE ja HE MCS parameetrite seadistamiseks. Intel iwlwifi draiverisse on lisatud tugi 6GHz (Ultra High Band) sagedusele. Qualcomm Ath11k draiverisse on lisatud FAST (Fast Initial Link Setup, standardiseeritud kui IEEE 802.11ai), mis võimaldab vähendada viivitusi rändamisel, kui liikuda ühelt pääsupunktilt teisele.
• Varustus
  • amdgpu draiverisse on lisatud toetus AMD APU „Green Sardine” (Ryzen 5000) ja GPU „Dimgrey Cavefish” (Navi 2) jaoks ning samuti esmane toetus APU AMD Van Gogh, millel on Zen 2 tuum ja RDNA 2 GPU (Navi 2). Lisatud on uus APU Renoir identifikaatorite toetus (Zen 2 CPU ja Vega GPU baasil).
  • Intel i915 draiveris on rakendatud IS (Integer scaling) tehnoloogia tugi ning naaberkudede pikslite seisundit arvesse võttev suurendamisfilter (Nearest-neighbor interpolatsioon) kadunud pikslite värvi määramiseks. Laienenud on Intel DG1 diskreetsete kaartide tugi. On rakendatud "Big Joiner" tehnoloogia tugi, mis on olemas alates Ice Lake / Gen11 kiibist ja võimaldab kasutada ühte transkodeerijat kahe voogesituse töötlemiseks, näiteks 8K ekraani väljastamiseks ühe DisplayPorti kaudu. Lisatud on asünkroonne vahetamine kahe videomälu puuti vahel (async flip).
  • Nouveau draiverisse on lisatud esialgne NVIDIA GPU tugi "Ampere" mikroarhitektuuril (GA100, GeForce RTX 30xx), mis on praegu piiratud videorežiimide haldamise vahenditega.
  • On lisatud 3WIRE protokolli tugi, mida kasutatakse LCD-paneelides. Lisatud on tugi paneelidele novatek nt36672a, TDO tl070wsh30, Innolux N125HCE-GN1 ja ABT Y030XX067A 3.0. Eraldi tasub märkida OnePlus 6 ja 6T nutitelefonide paneeli toe, mis võimaldas korraldada laadimist modifitseerimata kerniga seadmetes.
  • On lisatud esimese diskreetse USB4 host-kontrolleri Intel Maple Ridge tugi.
  • On lisatud toode Allwinner H6 I2S, Analog Devices ADAU1372, Intel Alderlake-S, GMediatek MT8192, NXP i.MX HDMI ja XCVR, Realtek RT715 ning Qualcomm SM8250 helikodeerijate tugi.
  • On lisatud ARM platvormide, seadmete ja platvormide tugi: Galaxy Note 10.1, Microsoft Lumia 950 XL, NanoPi R1, FriendlyArm ZeroPi, Elimo Initium SBC, Broadcom BCM4908, Mediatek MT8192/MT6779/MT8167, MStar Infinity2M, Nuvoton NPCM730, Marvell Armada 382, Mikrotik, mis põhineb Marvell Prestera 98DX3236, serverid, millel on Nuvoton NPCM750 BMC, Kontron i.MX8M Mini, Espressobin Ultra, "Trogdor" Chromebook, Kobol Helios64, Engicam PX30.Core.
  • On sisse ehitatud tugi mängukonsoolile Ouya, mis põhineb NVIDIA Tegra 3-l.

Samas on Ladina-Ameerika Vaba Tarkvara Sihtasutus välja töötanud täiesti vaba yadi Linux 5.11 versiooni — Linux-libre 5.11-gnu, mis on puhastatud mittevabade komponentide või koodilõikude sisaldavate firmware'ide ja draiverite elementidest, millest kasutusala on tootja poolt piiratud. Uues väljaandes on draiverite puhastamine tehtud qat_4xxx (crypto), lt9611uxcm (dsi/hdmi sild), ccs/smia++ (sensor), ath11k_pci, nxp audio transceiver ja mhi pci kontrolleri jaoks. On uuendatud draiverite ja alamkogumite blobide puhastamise koodi amdgpu, btqca, btrtl, btusb, i915 csr. On keelatud uued blobid m3 rproc, idt82p33 ptp kella ja qualcomm arm64 osas.

Allikas: opennet.ru