Linuxi 5.3 ydinversioonis

Pärast kahte kuud arendust Linus Torvalds esitles ydinversioon Linux 5.3. Olulisemad muutused: AMD Navi GPU tugi, Zhaoxi protsessorite tugi ja Intel Speed Select energiatarbimise haldustehnoloogia, umwait käskude kasutamise võimalus ootamiseks ilma tsüklite kasutamiseta,
asümmeetriliste CPU-de interaktiivsust suurendav ‘utilization clamping’ režiim, pidfd_open süsteemikõne, IPv4 aadresside kasutamine alavõrgus 0.0.0.0/8, nftables'i riistvaraline kiirusõttu tugi, HDR-i tugi DRM alamsüsteemis, ACRN hüperviisori integreerimine.

Uues teated uue väljalaske puhul tuletas Linus kõigile arendajatele meelde peamist tuuma arendamise põhireeglit — kasutajaruumi komponentide käitumise järjepidevuse säilitamine. Ytseffin muutused tuumas ei tohi mingil viisil rikkuda juba toimivaid rakendusi ja põhjustada regressioone kasutaja tasemel. Samas võib käitumise rikkumine kujuneda mitte ainult ABI muutuste, vananenud koodi eemaldamise või vigade tekkimise kaudu, vaid ka õigesti töötavate kasulikud täiustuste kaudse mõju tõttu. Näiteks jäeti kõrvale kasulik optimeerimine Ext4 koodis, mis vähendas kettale pöördumiste arvu, keelates inode tabeli etteennustava lugemise väikeste sisend-/väljundkutsede juures.

Optimeerimine viis selleni, et ketta aktiivsuse vähenemise tõttu hakkas getrandom() juhuslikkuse generaatori entropia aeglasemalt kogunema ja teatud konfiguratsioonides võivad kindlate ringkondade korral laadimise ajal esineda riputused, kuni entropia bassein on täitunud. Kuna optimeerimine on tõepoolest kasulik, tekkis arendajate seas arutelu, kus pakuti probleemi lahendamist getrandom() blokeeriva töörežiimi keeldumise kaudu vaikimisi, lisades valikulise lipu entropia ootamise võimaluseks, kuid sarnane muudatus mõjutab esialgse laadimise ajal genereeritud juhuslike numbrite kvaliteeti.

Uude versiooni on tehtud 15794 parandust 1974 arendajalt,
patchi suurus on 92 MB (muudatused puudutasid 13986 faili, lisatud on 258419 koodiread,
eemaldatud 599137 rida). Umbes 39% kõikidest esitatud 5.3 puhul
muutustest on seotud seadme draiveritega, umbes 12% muudatusi on
seotud riistvaraarhitektuuri spetsiifilise koodi uuendamisega, 11%
seotud võrgustiku virnast, 3% — failisüsteemidega ja 3% tuumades alamsüsteemidega.
alamsüsteemidega.

Peamised uuendused:

• Mälu ja süsteemiteenused
  • Funktsionaalsuse ‘pidfd’ jätkuv arendamine, mis aitab käsitleda PID-i taaskasutamise olukordi (pidfd on seotud konkreetse protsessiga ja ei muutu, samas kui PID võib olla seotud teise protsessiga pärast praeguse protsessi lõpetamist, millega see PID on seotud). Varem oli tuuma juba lisatud
    süsteemikutse pidfd_send_signal() ja lipp CLONE_PIDFD kutses clone(), mis võimaldab saada pidfd kasutamiseks idfd_send_signal(). CLONE_PIDFD lipuga clone() väljakutset kasutades tekkisid probleemid teenuse haldurite või protsesside sundlõpetamise süsteemiga, kui Androidi platvormil oli mälu nappus. Sel juhul käivitamiseks kasutatakse kutsungeid fork() või clone() ilma CLONE_PIDFD-ta.

    Tuumas 5.3 on esitatud süsteemikutse pidfd_open(), mis võimaldab saada kontrollitavat pidfd suvaliseks olemasolevaks protsessiks, mida ei ole loodud kutsungi clone() koos CLONE_PIDFD lipuga. Samuti on lisatud pidfd pollimise tugi poll() ja epoll() kaudu, mis võimaldab protsessihalduritel jälgida suvaliste protsesside lõpetamist, kartmata race conditioni, kui PID määratakse uuele protsessile. Protsessi lõpetamisest teavitamise mehhanism, mis on seotud pidfd-iga, on sarnane teavitamisega oma alamprotsessi lõpetamisest;

  • ülesande ajakava lisatud koormuse kinnitamise mehhanismi tugi (Utilization clamping), mis võimaldab jääda minimaalsetesse või maksimaalsetesse sageduste vahemikesse, sõltuvalt aktiivsetest CPU ülesannetest. Esitatud mehhanism kiirendab ülesandeid, mis mõjutavad otseselt kasutajakogemuse kvaliteeti, käivitades need ülesanded vähemalt ‘taotletud’ sageduse alumises piiris. Madal-prioriteetseid ülesandeid, mis ei mõjuta kasutajate tööd, käivituvad ‘lubatud’ sageduse ülemise piiri kasutamisega. Piirid määratakse atribuutide sched_uclamp_util_min ja sched_uclamp_util_max kaudu süsteemikutses sched_setattr().
  • Energiatarbimise juhtimise tehnoloogia tugi on lisatud Intel Speed Select, mis on kättesaadav mõnedes serverites, kus on Intel Xeoni protsessorid. Antud tehnoloogia võimaldab seadistada jõudluse ja läbilaskevõime seadistusi erinevate CPU tuumade jaoks, mis võimaldab prioriseerida jõudlust teatud tuumadel, ohverdades samas jõudlust teistel tuumadel;
  • kasutaja ruumis töötavatele protsessidele pakutud võimalust oodata lühikest aega tsüklite kasutamata, kasutades umwait käsku. Antud käsk, koos umonitor ja tpause käskudega, pakutakse välja peagi turule tulevates Intel 'Tremont' kiipides ja võimaldab realiseerida energiatõhusat ooteaega, mõjutamata teiste lõimede jõudlust Hyper Threadingu kasutamisel;
  • RISC-V arhitektuuri jaoks on lisatud toe suurtel mälu lehtedel (huge pages);
  • kprobes jälgimise mehhanismile on lisatud võimalus dereferentseerida tuumapointereid kasutaja ruumi, mida võib kasutada näiteks süsteemi kutsete kaudu edastatavate struktuuride sisu hindamiseks. Samuti on lisatud võimalus installida kontrolle laadimisetapis.
  • konfiguratsioonifaili on lisatud PREEMPT_RT valik reaalajalise töörežiimi jaoks. Reaalaja režiimi toetav kood pole veel tuumale lisatud, kuid selle valiku olemasolu on hea märk, et pikaajaline seiklus integreerimise Realtime-Preempt patšide osas läheneb lõpule;
  • on lisatud süsteemikutses clone3() realiseerimine laiendatud variandi clone() liidesest, mis võimaldab määrata suurema hulga lippe;
  • on lisatud bpf_send_signal() käitaja, mis võimaldab BPF-programmidel saata signaale mis tahes protsessidele;
  • KVM hüpervõtjas perf sündmuste jaoks on lisatud uus sündmuste filtreerimise mehhanism, mis võimaldab administraatoril määrata sündmuste tüübid, mis on lubatud või mitte lubatud külastaja süsteemis jälgimiseks;
  • eBPF rakenduste valideerimise mehhanismile on lisatud võimalus töötleda programme, kus on tsüklid, kui tsükli täitmine on piiratud ja ei saa viia maksimaalsete käskude arvu ületamiseni;
• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • XFS-failisüsteemi jaoks on rakendatud mitmeotstarbelise inode'i läbimise võimalus (nt kvotide kontrollimisel). Uued ioctl BULKSTAT ja INUMBERS pakuvad juurdepääsu viienda versiooni failisüsteemi formaatide uutele omadustele, nagu inode'i loomise aeg ja BULKSTAT ja INUMBERS parameetrite määramine igale AG (Allocation Groups) rühmale;
  • Ext4-s lisatud tugi kaustadesse (sidumata plokkide).
    Tagatud on "i" (immutabilise) lipu töötlemine avatud failide jaoks (kirjutamise keeld, kui lipp oli seadistatud, kui fail oli juba avatud);
  • Btrfs-is on tagatud crc32c kiire rakendamine kõikidel arhitektuuridel;
  • CIFS-is on smbdirect'i toe koodist eemaldatud katseversiooni märgis. SMB3-s on lisatud krüptograafiliste algoritmide kasutamise võimalus GCM-režiimis. Uus mountimisvõimalus on lisatud režiimi parameetrite väljavõtmiseks ACE (Access Control Entry) kirjetest. open() kutse jõudlust on optimeeritud;
  • F2FS-is on lisatud võimalus piirata prügikoristaja tööd režiimis checkpoint=disable. Lisatud ioctl plokkide vahemike kustutamiseks F2FS-st, mis võimaldab osa suuruse dünaamilist kohandamist. F2FS-is on lisatud vahetusfaili paigutamise võimalus otse sisendi/väljundi toetamisega. Kõigile kasutajatele on lisatud faili lukustamise ja nende failide plokkide määramine;
  • Asünkroonse I/O liidese io_uring jaoks on lisatud asünkroonse sendmsg() ja recvmsg() operatsioonide tugi;
  • UBIFS-failisüsteemi on lisatud zstd-algoritmi abil kokkusurumise tugi ja allkirjastatud failisüsteemide piltide valideerimise võimalus;
  • Ceph failisüsteemis on lisatud SELinuxi turvategemiste tugi failidele;
  • NFSv4-s on rakendatud uus mountimisvõimalus "nconnect=", mis määrab serveriga loodud ühenduste arvu. Selle ühenduste vahel jagatakse liiklus koormuse tasakaalustamise abil. Samuti loob NFSv4 server nüüd katalooge /proc/fs/nfsd/clients, mis sisaldavad teavet praeguste klientide kohta, sealhulgas avatud failide kohta;
• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • Tuuma koosseisu on lisatud hüperviisor sisseehitatud seadmete jaoks ACRN, mis on kirjutatud reaalajas ülesannete täitmise ja kriitiliselt oluliste süsteemide kasutusvalmiduse jaoks. ACRN tagab minimaalsed kulud, garanteerib madala latentsuse ja adekvaatse reageerimisvõime suhtlemisel riistvaraga. Toetatakse CPU, sisendi/väljundi, võrgusüsteemide, graafika ja heli virtualiseerimist. ACRN-i saab kasutada mitmete isoleeritud virtuaalmasinate käitamiseks elektroonilistes juhtseadmetes, instrumentide paneelides, automaatsete teabesüsteemides, tarbijate IoT-seadmetes ja muudes sisse ehitatud seadmetes;
  • Kasutaja režiimis Linux on lisatud on ‘ajaskäigu’ režiim, mis võimaldab ajalugu aeglustada või kiirendada virtuaalses UML keskkonnas, et lihtsustada ajaga seotud koodi tõrkeotsingut. Lisaks on lisatud parameeter
    time-travel-start, mis võimaldab süsteemi kellade käivitamist määratud hetkest epoch-vormingus;
  • Uued käskluse valikud tuumale ‘init_on_alloc’ ja ‘init_on_free’ on lisatud; nende aktiveerimisel lähtestatakse eraldatud ja vabastatud mälupiirkonnad (täidetakse nullidega malloc-i ja free puhul), mis suurendab turvalisust, aga toob kaasa lisakulu initsialiseerimise eest;
  • Lisatud uus draiver virtio-iommu , millel on poolvirtualiseeritud seadme teostus, mis võimaldab saata IOMMU-päringuid, nagu ATTACH, DETACH, MAP ja UNMAP, virtio transpordi peal ilma mälu lehtede tabelite emuleerimiseta;
  • Lisatud uus draiver virtio-pmem, mis võimaldab ligipääsu salvestusseadmetele, mis on peegeldatud füüsilisse aadressiruumi, nagu NVDIMM;
  • Tehtud on võimalus kinnitada krüptograafilisi võtmeid kasutaja- või võrgu nimedesse (võtmed pole valitud nimede piiridest väljaspool kätte saadavad) ja kaitsta võtmeid ACL-iga;
  • Krüptograafilisse alamsüsteemi lisatud on lisatud väga kiire mittekrüptograafilise räsi algoritmi tugi xxhash, mille kiirus sõltub mälutootlikkusest;
• Võrgusüsteem
  • IPv4 aadresside töötlemine aadressivahemikus 0.0.0.0/8 on tagatud, mida varem ei olnud võimalik kasutada. Selle alamvõrgu sissetoomine lubab jaotab veel 16 miljonit IPv4 aadressi;
  • Netfilteris nftables lisatud on lisatud tugi paketifiltrite riistvaralise kiirendamise mehhanismidele, rakendades draiverites Flow Block APIVerkkosovittimille voidaan luoda kokonaisia sääntötaulukoita kaikilla ketjuilla. Aktivointi suoritetaan liittämällä NFT_TABLE_F_HW -lippu taulukkoon. Tuetaan yksinkertaisia metadatatasoja 3 ja 4, hyväksymistoimenpiteitä/hylkäämisiä, IP- ja verkkoporttiyhteensopivuuksia lähettäjälle/vastaanottajalle ja protokollatyypille;
  • Lisatud Integroitu yhteyksien seurannan tuki verkkosiltaan, joka ei vaadi emuloivaa br_netfilter-kerrosta;
  • nf_tables lisatud SYNPROXY-moduulin tuki, joka toistaa samanlaista toimintaa iptablesista, on myös toteutettu mahdollisuus tarkistaa säännöissä erikseen IPv4-otsikon tiettyjä vaihtoehtoja;
  • Mahdollisuus liittää BPF-ohjelmia system call -kutsuihin setsockopt() ja getsockopt(), mikä esimerkiksi mahdollistaa omien pääsykäsittimien liittämisen näihin kutsuihin. Lisäksi on lisätty uusi kytkentäpiste (hook), jonka avulla voidaan kutsua BPF-ohjelmaa kerran jokaisessa RTT- (round-trip-time, ping) intervallissa;
  • IPv4:lle ja IPv6:lle on lisatud uusi reititystietojen säilytymekanismi nexthop, joka on suunnattu reititystaulukoiden skaalautuvuuden parantamiseen. Suoritetut testit ovat osoittaneet, että uuden järjestelmän avulla 743 000 reittiä ladattiin ytimeen vain 4,3 sekunnissa;
  • Bluetoothille rakendatud toiminnallisuus, joka on tarpeen LE ping -tuelle;
• Varustus
  • Lisatud tuki x86-yhteensopiville prosessoreille Zhaoxin, jotka on kehitetty VIA Technologiesin ja Shanghai'n kaupungin viranomaisten yhteisen projektin tuloksena. ZX-sarjan CPU:t perustuvat x86-64 Isaiah -arkkitehtuuriin, joka jatkaa teknologioiden kehittämistä VIA Centaur;
  • suorituskykymoduuliin DRM (Direct Rendering Manager) sekä amdgpu- ja i915-grafiikkajärjestelmiin on lisätty HDR (korkea dynaaminen alue) metadatan tulkinnan, käsittelyn ja lähetyksen tuki HDMI-portin kautta, jolloin HDR-paneelit ja näytöt, jotka pystyvät näyttämään lisävalonalueita, voidaan käyttää;
  • amdgpu-ohjaimeen on lisätty alkututkimus AMD NAVI (RX5700) GPU:lle, joka sisältää perustason ohjaimen, koodin näyttöjen kanssa vuorovaikutukseen (DCN2), GFX- ja laskentatuen (GFX10),
    SDMA 5 (System DMA0), virtalähteen hallintavälineet ja multimedia-koodaus-/dekoodausvälineet (VCN2). amdgpu:ssa on myös parannettu Vega12- ja Vega20-GPU-pohjaisten korttien tukea, joille on lisätty lisämahdollisuuksia muistin ja energianhallintaan;
  • Amdkfd-drivers (diskreetsete GPU-de jaoks, nagu Fiji, Tonga, Polaris) on lisatud tugi VegaM GPU-dele.
  • Intel GPU-de DRM-drivers Icelake kiipide jaoks rakendatud uus mitme segmentide gamma-korrekteerimise režiim. Lisatud tugi DisplayPorti kaudu edastamiseks YCbCr4:2:0 formaadis. Uued tarkvaraversioonid on saadaval. GuC SKL, BXT, KBL, GLK ja ICL jaoks. Tehtud võimalikuks ekraani toite väljalülitamine asünkroonses režiimis. Lisatud toetatud renderdamise konteksti salvestamine ja taastamine Ironlake (gen5) ja gen4 (Broadwater - Cantiga) kiipide jaoks, mis võimaldab kasutajaruumi konteksti taastada GPU olek, kui liikuda ühe paketiprotsessi teise juurde.
  • Nouveau draiveris on kindlaks tehtud NVIDIA Turing TU116 kiip.
  • DRM/KMS-drivers ARM Komeda (Mali D71) ekraani töötlemise kiirendite jaoks on laiendatud, lisatud on skaleerimise, kihtide jagamise/ühendamise, pööramise, viivitatud salvestamise, AFBC, SMMU ja värvikoodi formatide Y0L2, P010, YUV420_8/10BIT tugi.
  • MSM-draiveris on lisatud tugi Qualcommi A540 GPU Adreno seeriale, samuti MSM8998 DSI-kontrolleri tugi Snapdragon 835 jaoks.
  • Lisatud draiverid Samsung S6E63M0, Armadeus ST0700, EDT ETM0430G0DH6, OSD101T2045-53TS LCD-paneelide jaoks.
    Evervision VGG804821, FriendlyELEC HD702E, KOE tx14d24vm1bpa, TFC S9700RTWV43TR-01B, EDT ET035012DM6 ja VXT VL050-8048NT-C01.
  • Lisatud draiver dekodeerimiskiirenduse kasutamiseks
    videote jaoks, mis on saadaval Amlogic Meson SoC-is.
  • v3d draiveris (Broadcom Video Core V GPU jaoks, mida kasutatakse Raspberry Pi-s) on saadaval toetamine arvutusšaderite haldamine.
  • Lisatud draiver SPI klaviatuuride ja puuteplaatide jaoks, mida kasutatakse kaasaegsetes Apple MacBook ja MacBook Pro mudelites.
  • Lisatud täiendav kaitse ioctl-kõnede jaoks, mis on seotud floppy-draiveriga, ja draiver ise on märgitud kui hoolduseta
    („orphaned“), mis tähendab, et selle testimine lõpetatakse. Draiver on seni säilitatud kernelis, kuid selle korrektsust ei garanteerita. Draiverit peetakse vananenuks, kuna selle testimiseks on raske leida töökindlat riistvara - kõik soovitud välishoidjad kasutavad tavaliselt USB-liidest.
  • Lisatud cpufreq-draiver Raspberry Pi plaatide jaoks, mis võimaldab dünaamiliselt hallata protsessori sageduse muutmist.
  • Lisatud toetus uutele ARM SoC Mediatek mt8183 (4x Cortex-A73 + 4x Cortex-A53), TI J721E (2x Cortex-A72 + 3x Cortex-R5F + 3 DSP + MMA) ja Amlogic G12B (4x Cortex-A73 + 2x Cortex-A53), samuti plaatidele:
    • Purism Librem5,
    • Aspeed BMC,
    • Microsoft Olympus BMC,
    • Kontron SMARC,
    • Novtech Meerkat96 (i.MX7),
    • ST Micro Avenger96,
    • Google Cheza (Qualcomm SDM845),
    • Qualcomm Dragonboard 845c (Qualcomm SDM845),
    • Hugsun X99 TV Box (Rockchip RK3399),
    • Khadas Edge/Edge-V/Captain (Rockchip RK3399),
    • HiHope RZ/G2M,
    • NXP LS1021A-TSN.

Samas Latiino-Ameerika Vaba Tarkvara Fond kujundas
variant täielikult vaba kernel 5.3 — Linux-libre 5.3-gnu, puhastatud komponentidest ja draividest, mis sisaldavad mitte-vabad komponente või koodilõike, mille kasutusala on tootja poolt piiratud. Uues väljaandes on keelatud qcom draiverites, hdcp drm, allegro-dvt ja meson-vdec blobide laadimine.
Auuendatud blobide puhastamise kood draiverites ja süsteemides amdgpu, i915, netx, r8169, brcmfmac, rtl8188eu, adreno, si2157, pvrusb2, touchscreen_dmi, helidraiver skylake'i jaoks ning samuti mikrokoodi dokumentatsioonis.

Allikas: opennet.ru