Linuxi kärn 5.8 väljaanne

Pärast kahte kuud arendust Linus Torvalds esitles ydinversioon Linux 5.8. Kõige silmapaistvamad muutused: KCSANi tõrkeotsingu detektor, universaalne teavituste edastamise mehhanism kasutajaruumi, inline-krüpteerimise seadmete tugi, täiendavad kaitsemehhanismid ARM64 jaoks, Venemaa protsessori Baikal-T1 tugi, võimalus eraldi monteerida procfs instantsid, ARM64-le rakendatud Shadow Call Stack ja BTI kaitsemehhanismid.

Kernel 5.8 on seni suurim muudatuste hulk, mis on toimunud projekti ajaloo jooksul. Need muudatused ei ole seotud ühegi konkreetse süsteemiga, vaid katavad erinevaid tuuma osi ja on peamiselt seotud sisemiste ümberkorralduste ja puhastamisega. Enamasti on muudatused nähtavad draiverites. Uude versiooni on kaasatud 17606 parandust 2081 arendajalt, mis on mõjutanud umbes 20% tuumakoodi hoidlast. Patchesi suurus on 65 MB (muudatused on puudutanud 16180 faili, lisatud 1043240 koodirida, eemaldatud 489854 rida). Võrdluseks, 5.7 haru juures viidi läbi 15033 parandust, patchi suurus oli 39 MB. Umbes 37% kõigist 5.8 muudatustest on seotud seadme draiveritega, umbes 16% muudatusi on seotud riistvaraarhitektuurile spetsiifilise koodi värskendamisega, 11% on seotud võrgu protokolliga, 3% -ga failisüsteemide ja 4% tuuma sisemiste süsteemidega.

Peamised uuendused:

• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • On tagatud tuumamoodulite laadimise blokeerimine, millel on koodisektsioonid, millel on samaaegselt lubatud täitmise ja kirjutamise bitid. Muudatus on ellu viidud suurema projekti raames, mille eesmärk on eemaldada tuumast mälulehtede kasutamine, mis lubavad samaaegselt täitmist ja kirjutamist.
  • On võimalik luua eraldi procfs eksemplare, mis võimaldavad kasutada mitut erinevat mount-punkti procfs, mis on monteeritud erinevate valikutega, kuid peegeldavad ühte protsesside identifikaatori ruumi (pid namespace). Varem peegeldasid kõik procfs montaažipunktid ühe sisemise esitluse, ja iga montaažiseadete muutmine mõjutas kõiki teisi montaažipunkte, mis olid seotud sama protsesside identifikaatori ruumiga. Erinevates valdkondades, kus võib olla nõudlus erinevate seadete montaaži järele, tuleks märkida kerge isoleerimise rakendamine integreeritud süsteemides, võimaldades teatud tüüpi protsesside ja teabe sõlmede peitmisse procfs.
  • ARM64 platvormile on sisse viidud toe mehhanism
    Shadow-Call Stack, mille pakub Clang kompilaator, et kaitsta funktsiooni tagastamise aadressi ülekirjutamise eest, juhul kui puhver ületab oma piire. Kaitse olemus on see, et pärast juhtimise andmist funktsiooni kätkeb tagastamise aadress eraldi 'vari' stackis ja see aadress saadakse enne funktsioonist väljumist.
  • ARM64 platvormile on lisatud toetus käskudele ARMv8.5-BTI (Branch Target Indicator) tähistamiseks, et kaitsta käskude hulkade täitmist, millele ei tohiks haru võtmise korral üleminekud toimuda. Üleminekute peatamine juhuslike koodiplokkide peale on rakendatud, et takistada gadžettide loomist eksploiteerimistes, mis kasutavad tagasipööramise suunamisprogrammeerimise (ROP — Return-Oriented Programming) tehnikat, kus ründaja ei püüa oma koodi mälu paigutada, vaid opereerib juba olemasolevate masiinakäskude tükkidega, mis lõppevad juhtimise tagastamise käsuga, millest moodustatakse kutse ahel vajaliku funktsionaalsuse saavutamiseks.
  • Toetatakse seadmeid vaikimisi krüpteerimise blockchain-seadmete jaoks (Inline Encryption). Inline-krüpteerimise seadmed on tavaliselt integreeritud salvestusse, kuid loogiliselt asetatakse need süsteemi mälu ja ketta vahele, teostades läbipaistvat krüpteerimist ja dekrüpteerimist sisendi / väljundi põhjal, kasutades tuuma määratud võtmeid ja krüpteerimise algoritmi.
  • Lisatud on tuuma käsurida parameeter «initrdmem», mis võimaldab näidata initrd füüsilist aadressi mälus alglaadimisfaili paigutamisel RAM-i.
  • Lisatud uued capability: CAP_PERFMON, mis võimaldab juurdepääsu perf-alamüsteemile ja jõudluse jälgimist. CAP_BPF, mis võimaldab teatud toimingute teostamist BPF-iga (näiteks BPF-programmide laadimist), mis varem nõudis õigusi CAP_SYS_ADMIN (nüüd on powers CAP_SYS_ADMIN jagatud kombinatsiooniks CAP_BPF, CAP_PERFMON ja CAP_NET_ADMIN).
  • omadus uus seade virtio-mem, mis võimaldab kuuma mälu ühendamist ja lahtiühendamist külalissüsteemide jaoks.
  • Teostatakse mappimise operatsioonide tagasivõtmine /dev/mem, kui seadme draiver kasutab kattuvaid mälupiirkondi.
  • Lisatud kaitse haavatavuse CROSSTalk/SRBDS, mis võimaldab taastada teatud käskluste täitmise tulemusi, mis on täidetud teisel CPU tuumal.
• Mälu ja süsteemiteenused
  • Dokumenti, mis määratleb koodi vormistamise reeglid, on võetud soovitused kaasava terminoloogia kasutamiseks. Arendajatele ei soovitata kasutada sidemeid 'master/slave' ja 'blacklist/whitelist', samuti eraldi sõna 'slave'. Soovitused kehtivad ainult nende terminite uue kasutamise osas. Varasemad alused ja viidatud sõnad jäävad muutmata. Uues koodis on lubatud märkida terminite kasutamine, kui see on vajalik kasutajaliidese API ja ABI säilitamiseks ning olemasolevate seadmete või protokollide toe tasandamiseks, mis nõuavad teatud terminite kasutamist.
  • Komplekti on lisatud silumisvahend KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer), mis on mõeldud dünaamiliseks raundide tuvastamiseks ringide olekute tuvastamiseks kernelis. KCSANi kasutamine toetub GCC ja Clangi koostamisele ning nõuab spetsiaalsete muudatuste tegemist kompileerimise etapis, et jälgida mälujuurdepääsu (kasutatakse katkestuspunktide, mis aktiveeruvad mälurakenduse lugemisel või muutmisel). KCSANi arendamise peamine tähelepanu on valehäirete, skaleeritavuse ja kasutusmugavuse vältimine.
  • Lisatud üldine mehhanism teavituste edastamine tuumast kasutajaruumi. Mehhanism põhineb standardsel pipe-draiveril ja võimaldab tõhusalt jaotada teateid tuumast kanalitele, mis on avatud kasutajaruumi. Teate vastuvõtupunktid on pipe'id, mis on avatud spetsiaalses režiimis ja võimaldavad ringpuhvrisse koguda tuumast tulevaid sõnumeid. Lugemine toimub tavalise funktsiooniga read(). Kanalite omanik määrab, milliseid tuumallikaid tuleb jälgida ja võib määrata filtri, et ignoreerida teatud tüüpi sõnumeid ja sündmusi. Praegu toetatakse sündmusi ainult võtmete operatsioonidega, nagu võtmete lisamine/esisandmine ja nende atribuutide muutmine. Need sündmused on planeeritud kasutamiseks GNOME'is.
  • On jätkatud 'pidfd' funktsionaalsuse arendamist, mis aitab käsitleda juhtumeid, kus PID-i korduvkasutamine toimub (pidfd on seotud konkreetselt protsessiga ja ei muutu, samas kui PID võib olla seotud teise protsessiga pärast praeguse protsessi lõppemist, mis on seotud selle PID-iga). Uues versioonis on lisatud toetust pidfd kasutamiseks protsessi kinnitamiseks nimede ruumidesse (pidfd määramine on lubatud süsteemi väljakutse setns täitmisel). Pidfd kasutamine võimaldab ühe väljakutsega hallata protsessi kinnitamist mitme nimede ruumi tüübi juurde, vähendades oluliselt vajalike süsteemi väljakutsete arvu ja viies kinnitamise ellu aatomirežiimis (kui kinnitamise käigus mõnes nimede ruumis ilmneb tõrge, siis ei kinnitata ka teisi).
  • Lisatud uus süsteemi väljakutse faccessat2(), mis erineb
    faccessat() täiendava argumendi ja lippudega, mis vastavad POSIX-i soovitustele (varem simuleeriti neid lippe C-raamatukogus, kuid uus faccessat2 võimaldab neid ellu viia tuumas).
  • Cgroup'is lisatud määrang memory.swap.high, mida saab kasutada ülesannete aeglustamiseks, mis võtavad liiga palju ruumi vahetusfailis.
  • Asünkroonse sisendi/väljundi io_uring lisatud toetust süsteemi väljakutsele tee().
  • Lisatud mehaanika «BPF iteratoor, mis on ette nähtud tuumastruktuuride sisu edastamiseks kasutajaruumi.
  • Pakkuv võimalus kasutada ringpuhverdatud andmevahetust BPF-programmide vahel.
  • Mehhanism padata, mis on mõeldud üheaegsete ülesannete täitmise organiseerimiseks tuumas, on lisatud mitme lõime ülesannete toetamine koormuse jaotamisega.
  • pstore mehhanism, mis võimaldab salvestada tõrke põhjuse silumise teavet mälus, mis ei kao taaskäivituste vahel, on lisatud tagasi, et salvestada teavet plokkseadmetesse.
  • PREEMPT_RT tuumaharust üleviidud lokaliseeritud lukustuste teostamiseks.
  • Lisatud uus puhverdamise API (AF_XDP), mis on suunatud võrgu draiverite kirjutamise lihtsustamiseks XDP (eXpress Data Path) toe jaoks.
  • RISC-V arhitektuuri jaoks on rakendatud tuuma komponentide tõrkeotsingu toetust KGDB kaudu.
  • Enne 4.8 versiooni väljalaskmist on tõstetud GCC versiooninõudeid, mida võib tuuma kompileerimiseks kasutada. Üks järgmistest versioonidest plaanib nõutud versiooni tõsta GCC 4.9 peale.
• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • Seadme kaardistajas on lisatud on lisatud uus töötleja dm-ebs (simuleerib ploki suurust), mida saab kasutada väiksema loogilise ploki suuruse simuleerimiseks (näiteks 512-baiti sektorite simuleerimiseks 4K sektoriga ketastel).
  • F2FS failisüsteemis on lisatud LZO-RLE algoritmi abil survestamise tugi.
  • dm-cryptis lisatud on lisatud toetust krüpteeritud võtmete jaoks.
  • Btrfis on parendatud otse sisendi/ väljundi lugemisoperatsioonide töötlemist. Mountimisel kiirendatud kontrollitakse eemalolevaid alamkatalooge ja katalooge, mis on jäänud ilma vanemateta.
  • CIFS-sse on lisatud parameeter 'nodelete', mis võimaldab tavapäraseid õiguste kontrollimisi serveris, kuid keelab kliendil faile või kataloogide kustutamise.
  • Ext4-s on parendatud veateate töötlemist ENOSPC mitme lõime kasutamise ajal. Xattris on lisatud gnu.* nimiruumitoe, mida kasutatakse GNU Hurd'is.
  • Ext4 ja XFS jaoks on sisse lülitatud DAX operatsioonide toetamine (otsejuurdepääs failisüsteemile otse lehe vahemälu kaudu ilma plokk-seadmete tasemele rakendamiseta) konkreetsete failide ja kataloogide jaoks.
  • Süsteemi kõnes statx() lisatud lipp STATX_ATTR_DAX, mille määramisel teave väljastatakse DAX mehhanismi kaudu.
  • EXFAT-s lisatud on lisatud algusala kontrollimise tugi.
  • FAT-s parendatud failisüsteemi elementi ette laadimise toetamine. Aeglasel 2TB USB-mäluseadmel läbi viidud test näitas testi läbimise aja vähenemist 383-lt 51 sekundi peale.
• Võrgusüsteem
  • Võrgu sillatöötluse koodis lisatud protokolli tugi MRP (Media Redundancy Protocol), mis võimaldab tagada tõrkekindluse, ühendades mitu Etherneti lülitit.
  • Liikluse juhtimise süsteemis (Tc) on lisatud uus tegevus «gate», mis võimaldab määrata ajalised intervallid teatud paketide töötlemiseks ja filtreerimiseks.
  • Kernelisse ja tööriistasse ethtool on lisatud tugi ühendatud võrkaablite testimise ja võrgiseadmete enesediagnoosimise funktsioonide jaoks.
  • IPv6-stekis on lisatud tugi MPLS (Multiprotocol Label Switching) algoritmile, et suunata pakette, kasutades mitme protokolli sildamist (IPv4 MPLS-i tugi oli juba varem olemas).
  • Lisatud tugi IKE (Internet Key Exchange) ja IPSec pakettide edastamiseks TCP kaudu (RFC 8229) UDP võimalikest blokeeringutest möödumiseks.
  • omadus võrgublock-seade rnbd, mis võimaldab korraldada kaugjuurdepääsu bloki seadmele RDMA (InfiniBand, RoCE, iWARP) ja RTRS protokolli kaudu.
  • TCP-steigis lisatud on lisatud tugi vahevalikute (selective acknowledgment, SACK) reageerimise ressursside tihendamiseks.
  • IPv6 jaoks rakendatud on lisatud tugi TCP-LD (RFC 6069, Pikk ühenduse katkestamine).
• Varustus
  • i915 DRM-draiveris Intel GPU-de jaoks on vaikimisi lisatud tugi Intel Tiger Lake (GEN12) kiipidele, mille jaoks on samuti rakendatud võimalus kasutada SAGV (System Agent Geyserville) süsteemi sageduse ja pinge dünaamiliseks kohandamiseks sõltuvalt energiatarbimise või jõudluse nõuetest.
  • amdgpu draiverisse on lisatud tugi piksliformaadile FP16 ja rakendatud võimalus töötada krüpteeritud puhversüsteemidega videomälus (TMZ, Trusted Memory Zone).
  • Lisatud tugi AMD Zen ja Zen2 protsessorite energiatarbimise anduritele, samuti AMD Ryzen 4000 Renoir temperatuurianduritele. AMD Zen ja Zen2 jaoks on tagatud tugi energiatarbimise teabe väljavõtmiseks liidese kaudu RAPL (Running Average Power Limit).
  • Nouveau draiverisse on lisatud tugi NVIDIA muutmisformaadi jaoks. gv100 jaoks on rakendatud võimalus kasutada pealiskaudseid skanneerimise režiime. Lisatud vGPU määratlemine.
  • MSM (Qualcomm) draiverisse on lisatud tugi GPU Adreno A405, A640 ja A650 jaoks.
  • Lisatud DRM (Direct Rendering Manager) ressursside haldamise sisemine raamistik.
  • Lisatud tugi Xiaomi Redmi Note 7 ja Samsung Galaxy S2 nutitelefonidele, samuti Elm/Hana Chromebook sülearvutitele.
  • LCD-paneelide draiverite lisamine: ASUS TM5P5 NT35596, Starry KR070PE2T, Leadtek LTK050H3146W, Visionox rm69299, Boe tv105wum-nw0.
  • ARM-plaatide ja Renesas «RZ/G1H», Realtek RTD1195, Realtek RTD1395/RTD1619, Rockchips RK3326, AMLogic S905D, S905X3, S922XH, Olimex A20-OLinuXino-LIME-eMMC, Check Point L-50,
    , Beacon i.MX8m-Mini, Qualcomm SDM660/SDM630, Xnano X5 TV Box, Stinger96, Beaglebone-AI toetus.
  • Laialt on lisatud Loongson-2K (lühendatud Loongson64) MIPS-protsessori tugi. CPU Loongson 3 puhul on lisatud virtuaalsete masinate toimetamise tugi KVM hüperviisori kasutamisega.
  • Lisatud
    Venemaa Baikal-T1 protsessori ja selle põhjal loodud süsteemi toimetamise tugi BE-T1000. Baikal-T1 protsessor sisaldab kahte superkaalutud P5600 MIPS 32 r5 tuuma, mis töötavad 1,2 GHz sagedusel. Kiip sisaldab L2 vahemälu (1 MB), DDR3-1600 ECC mälukontrollerit, 1 x 10Gb Ethernet porti, 2 x 1Gb Ethernet porti, PCIe Gen.3 x4 kontrollerit, 2 x SATA 3.0 porti, USB 2.0, GPIO, UART, SPI ja I2C. Protsessor pakub riistvaralist toetust virtualiseerimisele, SIMD käske ja integreeritud riistvara krüptograafiliste operatsioonide kiirendit, mis toetab GOST 28147-89. Kiip on välja töötatud Imagination Technologies litsentseeritud MIPS32 P5600 Warrior protsessorituuma abil.

Samas Lõuna-Ameerika Vaba Tarkvara Fond kujundas
variant täiesti vaba 5.8 tuum — Linux-libre 5.8-gnu, kust on eemaldatud kõik firmware ja draiverid, mis sisaldavad mittevabu komponente või koodijuppe, mille kasutusala on tootja poolt piiratud. Uues väljaandes on keelatud blobide laadimine Atom ISP Video, MediaTek 7663 USB/7915 PCIe, Realtek 8723DE WiFi, Renesas PCI xHCI, HabanaLabs Gaudi, Enhanced Asynchronous Sample Rate Converter, Maxim Integrated MAX98390 kõlarivõimendi, Microsemi ZL38060 Connected Home Audio Processor ja I2C EEPROM Slave draiverites. On uuendatud blobide puhastuskoode draiverites ja Adreno GPU, HabanaLabs Goya, x86 puuteekraanide, vt6656 ja btbcm alamsüsteemides.

Allikas: opennet.ru