Linuxi 6.0 tuum

P pärast kahe kuu arendust esitles Linus Torvalds Linuxi 6.0 tuuma väljaannet. Versiooninumbri märgiline muutmine on tehtud esteetilistel kaalutlustel ja see on formaalne samm, mis eemaldab ebamugavust suure arvu väljaannete kogumise tõttu seerias (Linus naljatas, et haru numbri vahetamise põhjus on pigem see, et tal hakkavad sõrmed ja varbad versioonide numbrite loendamiseks otsa saama). Mõned silmapaistvamad muudatused: XFS-i asünkroonse puhvrikirjutuse toetamine, plokkjuht ublk, tööülesannete ajastamise optimeerimine, tuuma korrektsuse verifitseerimise mehhanism, ARIA plokkšifri toimetamine.

Peamised uuendused tuumas 6.0:

• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • XFS-i failisüsteemi on lisatud asünkroonse puhvrikirjutuse tugi io_uring mehhanismi kasutades. Performaance testid, mis viidi läbi fio tööriistade abil (1 voog, ploki suurus 4KB, 600 sekundit, järjestikune kirjutamine), näitavad sisendi/tulemuse operatsioonide (IOPS) kasvu 77K-lt 209K-le, andmete edastuskiiruselt 314MB/s 854MB/s-ni ja viivituse kahanemist 9600ns-ilt 120ns-ni (80 korda).
  • Btrfs-i failisüsteemis on ellu viidud komandi 'send' teine versioon, mis toetab täiendavaid metadata, rohkemate andmete saatmist suuremate plokkide kaupa (üle 64K) ja andmete edastamist kompaktse kujul. Otsese lugemise (direct read) toimingute tootlikkus on suurenenud (kuni 3 korda) tänu kuni 256 sektori samal ajal lugemisele. Blokeeringute konfliktid on vähenenud ja metadata valideerimine on kiirem, vähendades reserveeritud metadatala viibitavate elementide jaoks.
  • ext4 failisüsteemi on lisatud uued ioctl-operatsioonid EXT4_IOC_GETFSUUID ja EXT4_IC_SETFSUUID superblokkis salvestatud UUID-ilt väljavõtmiseks või seadmiseks.
  • F2FS-i failisüsteemis on välja pakutud madala mälutarbimise režiim, mis optimeerib tööd seadmetes, kus on väike RAM-i maht, ja võimaldab vähendada mälu tarbimist jõudluse vähenemise arvelt.
  • On lisatud NVMe seadmete autentimise toetus.
  • Uues serveris NFSv4-s on rakendatud piirang aktiivsete klientide arvule, mis määratakse 1024 lubatud kliendina iga süsteemis oleva gigabaidi RAM-i kohta.
  • CIFS kliendi rakenduses on paranenud mitme kanaliga edastamise jõudlus.
  • FAnotify süsteemi sündmuste jälgimise alamsüsteemi on lisatud uus lipp FAN_MARK_IGNORE spetsiifiliste sündmuste ignoreerimiseks.
  • Overlayfs failisüsteemis, kasutades kasutaja identifikaatorite kaardistamise üle, on tagatud POSIX-ühilduvate ligipääsukontrolli loendite korrektne tugi.
  • Lisatud on ublk plokkjuht, mis viib spetsiifilise loogika taustprotsessi kasutajaruumi ning kasutab io_uring alamsüsteemi.
• Mälu ja süsteemiteenused
  • DAMON (Data Access MONitor) alamsüsteemi on lisatud uued võimalused, mis võimaldavad mitte ainult jälgida protsesside ligipääsu operatiivmälu kasutajaruumi, vaid ka mõjutada mälu haldamist. Eelkõige on ettepanek teha uus moodul "LRU_SORT", mis tagab LRU (Least Recently Used) loendite ümbergruppimise teatud mähelehtede prioriteedi tõstmiseks.
  • Teostatud on uus mälu regionide loomise võimalus, kasutades CXL (Compute Express Link) bussi võimeid, mis on vajalik CPU ja mälu seadmete vaheliseks kiireks suhtlemiseks. CXL võimaldab ühendada uusi mälu piirkondi, mis on esitatud välistelt mälu seadmetelt, ja kasutada neid füüsilise aadressiruumi täiendavate ressurssidena süsteemi operatiivmälu (DDR) või püsimälu (PMEM) laiendamiseks.
  • AMD Zen protsessoritega süsteemide jõudlusprobleemid on lahendatud, mis olid põhjustatud 20 aastat tagasi lisatud koodist, et ületada mõnede kiibistikute riistvaraprobleem (lisatud ooteaeg WAIT juhis, mis aeglustas protsessorit, kuni kiibistik jõudis ooteolekusse). Muudatus tõi kaasa jõudluse languse koormustes, kus vahelduvad tihti oote- ja aktiivsuse olekud. Näiteks pärast ümbersuunamise tühistamist tõusid keskmised tbench testi näitajad 32191 MB/s-lt 33805 MB/s-le.
  • Ülesande planeerijast eemaldati heuristika kood, mis võimaldas protsesside migreerimise kõige vähem koormatud CPU-dele, arvestades prognoositavat kasu energiatarbimise osas. Arendajad jõudsid järeldusele, et heuristika ei too piisavat kasu ning on lihtsam protsesse liigutada ilma täiendavate hinnanguteta iga kord, kui selline liigutamine võib potentsiaalselt aidata energiatarbimist vähendada (näiteks kui siht-CPU on madalama energiatarbimise tasemel). Heuristika väljalülitamine tõi kaasa energiatarbimise vähenemise intensiivsete ülesannete täitmisel, näiteks videode dekodeerimise testis vähenes energiatarbimine 5,6% võrra.
  • Optimeeriti ülesannete jaotust CPU tuumade vahel suurtes süsteemides, mis võimaldas teatud koormuste korral tootlikkuse suurenemist.
  • Asünkroonse sisendi/väljundi io_uring liideses on pakkuda uus lipp IORING_RECV_MULTISHOT, mis võimaldab kasutada 'multi-shot' režiimi süsteemikutses recv(), et teostada korraga mitu lugemisoperatsiooni ühest võrgu soklist. io_uring sisaldab ka toe võrgusiirde jaoks ilma vahe-bufferita (zero-copy).
  • Rakendatud on võimalus BPF programme, mis on seotud uprobe'iga, une olekusse viia. BPF-ile on lisatud ka uus iteratsioonikood ksym, et töötada koos tuuma sümbolite tabelitega.
  • Kustutatud on vananenud 'efivars' liides sysfs-is, mis oli mõeldud UEFI laadimismuutujate juurde pääsemiseks (EFI andmete juurde pääsemiseks kasutatakse nüüd laialdaselt virtuaalset failisüsteemi efivarfs).
  • Perf utiliidis on rakendatud uusi aruandeid lukustamisvaidluste analüüsi ja protsessori kulutatud aja jaoks tuuma komponentide täitmiseks.
  • Eemaldatud on seadistus CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_PERFORMANCE_O3, mis võimaldas tuuma koguda 'optimiseerimise' režiimis '-O3'. Tõdetakse, et optimeerimisrežiimide katsetusi saab teostada lipu edastamise kaudu kogumisel ('make KCFLAGS=-O3'), ja Kconfig'is seadistuse lisamiseks on vajalik tagada korduv profiliimistulemuse, mis näitab, et '-O3' režiimis rakendatavad silmade siluvad mähised toovad kasu võrreldes 'O2' optimeerimise tasemega.
  • Lisatud on debugfs-liides, et saada teavet individuaalsete «memory shrinkerite» toimimise kohta (haldurid, mida kutsub esile mälu puudus ja mis pakendavad tuuma andmestruktuure, et vähendada nende mälu tarbimist).
  • Architektuuridele OpenRISC ja LoongArch on rakendatud PCI-bussi tugi.
  • Architektuurile RISC-V on rakendatud laiendus «Zicbom» DMA-seadmete haldamiseks, mis ei ole kooskõlastatud vahemäluga (non-cache-coherent).
• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • Lisatud on RV (Runtime Verification) verifikatsiooni mehhanism, et kontrollida töö korrektust kõrge töökindlusega süsteemides, tagades katkestuste puudumise. Kontroll toimub täitmise ajal, kinnitades töötajate sidumise jälgimist tõrgete punktides, mis võrdlevad reaalse täitmise käiku etteantud deterministlikule automaadimudelile, mis määratleb oodatava käitumise süsteemis. Kontroll mudeliga täitmise ajal on kergem ja praktilisem meetod töö korrektuse kinnitamiseks kriitiliselt olulistes süsteemides, täiustades klassikalisi töökindluse kinnitamise meetodeid. RV eeliste hulgas on võimalus tagada range verifikatsioon ilma terve süsteemi eraldi teostamata mudelkeeles, samuti paindlik reageerimine ettenägematutele sündmustele.
  • Integreeritud on tuuma komponente Intel SGX2 tehnoloogiaga põhinevate aukude haldamiseks (Software Guard eXtensions), mis võimaldab rakendustel täita koodi isoleeritud krüpteeritud mälupiirkondades, millele ülejäänud süsteemi juurdepääs on piiratud. Intel SGX2 tehnoloogiat toetavad Intel Ice Lake ja Gemini Lake kiibid ning see erineb Intel SGX1-st täiendavate juhistega ankrahalduse dünaamiliseks haldamiseks.
  • Architektuurile x86 on rakendatud võimalus edastada seemneid pseudorajate generaatorile käivitusprogrammi seadetes.
  • LSM-moodulisse SafeSetID on lisatud võimalus hallata muutusi, mida teostatakse through setgroups() kõne. SafeSetID võimaldab süsteemiteenustel turvaliselt hallata kasutajaid ilma privileegide tõstmiseta (CAP_SETUID) ja ilma juurkasutaja õigusi saamata.
  • Lisatud on ARIA plokksalguri tugi.
  • BPF-põhistes turvahalduse moodulis on võimalik kinnitada töötlejaid üksikutele protsessidele ja protsessigruppidele (cgroup).
  • Lisatud on mehhanism kella jälgimise rakenduseks, et tuvastada külmunud külalisüsteemid vCPU aktiivsuse jälgimise alusel.
• Võrgusüsteem
  • BPF alamdatasüsteemi on lisatud töötlejad SYN küpsiste genereerimiseks ja kontrollimiseks. Samuti on lisatud funktsioonide kogum (kfunc) ühenduste oleku juurdepääsuks ja muutmiseks.
  • Kaasatud on MLO (Multi-Link Operation) tugi, mis on määratletud WiFi 7 spetsifikatsioonis ja võimaldab seadmetel samal ajal andmeid vastu võtta ja saata erinevate sagedusvahemike ja kanalite abil, näiteks mitme kanaliga ühenduse loomisel pääsupunkti ja kliendiseadme vahel.
  • Tõhustatud on TLS-protokolli tuuma sisseehitatud rakenduse jõudlust.
  • Lisatud on tuuma käskluse parameeter "hostname=", mis võimaldab seadistada külalise nime varajases laadimisetapis, enne kui kasutusruumi komponendid käivituvad.
• Varustus
  • i915 (Intel) draiveris on tagatud Intel Arc (DG2/Alchemist) A750 ja A770 diskreetsete graafikakaartide tugi. Pakutud on algne rakendus Intel Ponte Vecchio (Xe-HPC) ja Meteor Lake GPU-de toetamiseks. Jätkatakse Intel Raptor Lake platvormi toetuse arendamist.
  • amdgpu draiveris jätkatakse AMD RDNA3 (RX 7000) ja CDNA (Instinct) toetuse tagamist.
  • Nouveau draiveris on üle vaadatud NVIDIA nv50 GPU-de ekraanitehnika toe kood.
  • Lisatud on uus DRM-draiver logicvc LogiCVC ekraanide jaoks.
  • v3d draiveris (Broadcom Video Core GPU jaoks) on rakendatud Raspberry Pi 4 platvormide tugi.
  • msm draiverisse on lisatud Qualcomm Adreno 619 GPU tugi.
  • Panfrost draiverisse on lisatud ARM Mali Valhalli GPU tugi.
  • Algne tugi on lisatud Qualcomm Snapdragon 8cx Gen3 protsessoritele, mida kasutatakse Lenovo ThinkPad X13s sülearvutites.
  • Lisatud on helidraiverid AMD Raphael (Ryzen 7000), AMD Jadeite, Intel Meteor Lake ja Mediatek MT8186 platvormide jaoks.
  • Lisatud on Intel Habana Gaudi 2 masinõppe kiirendite tugi.
  • ARM SoC Allwinner H616, NXP i.MX93, Sunplus SP7021, Nuvoton NPCM8XX, Marvell Prestera 98DX2530 ja Google Chameleon v3 on saanud toe.

Samas, Ladina-Ameerika Avatud Allika Fond lõi täielikult avatud 6.0 tuuma versiooni - Linux-libre 6.0-gnu, mis on puhastatud tootjate poolt piiratud komponentidest või koodilõikest, sealhulgas püsivara ja draiverite elementidest. Uues väljaandes on CS35L41 HD-audio draiveris ja STM32G0 mikrokontrollerite UCSI liidese draiveris blobe kasutamine keelatud. Qualcommi ja MediaTeki kiipide dts-failid on puhastatud. MediaTek MT76 draiveri blobe keelamine on ümber tehtud. Blobe puhastamisekood on värskendatud AMDGPU, Adreno, Tegra VIC, Netronome NFP ja Habanalabs Gaudi2 draiverites ja alamsüsteemides. VXGE draiveri puhastamine, mis on tuumast eemaldatud, on lõpetatud.

Allikas: opennet.ru