Linuxi 6.1 ydinversiooni

Pärast kahte kuud arendust esitles Linus Torvalds Linuxi 6.1 ydinversiooni. Kõige silmapaistvamad muudatused hõlmavad toetust draiverite ja moodulite arendamiseks Rusti keeles, mälu lehe määramise mehhanismi moderniseerimist, spetsiaalset mälu haldurit BPF-programmide jaoks, KMSAN mäluprobleemide diagnostikasüsteemi ja KCFI (Kernel Control-Flow Integrity) kaitsemehhanismi, samuti Maple tree struktuuri kasutuselevõttu.

Uude versiooni on vastu võetud 15115 parandust 2139 arendajalt, plaastri suurus on 51 MB, mis on umbes 2 korda väiksem kui 6.0 ja 5.19 kernide plaastrite suurused. Muutused hõlmasid 13165 faili, lisati 716247 koodiread ja eemaldati 304560 rida. Umbes 45% kõikidest 6.1 versioonis esitatud muudatustest on seotud seadme draiveritega, umbes 14% muudatustest puudutab riistvaraarhitektuurile spetsiifilise koodi värskendamist, 14% on seotud võrgu tarkvaraga, 3% faili süsteemidega ja 3% tuuma sisemiste alamsüsteemidega.

Peamised uuendused 6.1 ydis:

• Mälu ja süsteemiteenused
  • Lisatud on võimalus kasutada Rusti keelt teise keele toena draiverite ja ydin moodulite arendamisel. Rusti toetamist motiveerib soov lihtsustada turvaliste ja kvaliteetsete seadme draiverite kirjutamist, vähendades mäluhaldusvigade tekkimise tõenäosust. Rusti tugi ei ole vaikimisi aktiveeritud ja see ei too kaasa Rusti lisamist ydin kohustuslikesse koostamis sõltuvustesse. Ydinesse on praegu vastu võetud minimaalne kärbitud patch, mis on kokku vähendatud 40 000 read 13 000 reani ja tagab ainult vajaliku miinimumi, mis on piisav lihtsa Rustis kirjutatud ydin mooduli kompileerimiseks. Edaspidi plaanitakse järk-järgult suurendada olemasolevat funktsionaalsust, viies Rust-for-Linux harust ka teisi muudatusi. Samal ajal arendatakse projekte NVMe mäluseadmete draiverite, võrgu protokolli 9p ja Apple M1 GPU draiverite arendamiseks Rusti keeles.
  • AArch64, RISC-V ja LoongArch arhitektuuridel põhinevate süsteemide puhul on rakendatud võimalus otse laadida kokku pakitud tuumapilte EFI kaudu. Lisatud on käitlejad tuumapiltide laadimiseks, käivitamiseks ja eemaldamiseks, mida kutsutakse EFI zboot'ist otse. Samuti on lisatud käitlejad protokollide installimiseks ja eemaldamiseks EFI protokollide andmebaasist. Varasemalt tegi eraldi laadija lahtipakkimise ja nüüd saab seda teha käitleja otse tuumas — tuumapilt vormindatakse EFI rakendusena.
  • Komplekti on vastu võetud osa patšidest, mis rakendavad mitmeastmelise mäluhalduse mudelit, mille abil saab jagada mälupanke erinevate tootlikkuse omadustega. Näiteks võivad kõige intensiivsemalt kasutatavad lehed paikneda kõige kiiremas mälus, samas kui harva kasutatavad lehed võivad olla suhteliselt aeglases mälus. Tuuma 6.1 on vastu võetud mehhanism intensiivselt kasutatavate lehtede tuvastamiseks aeglases mälus, et edendada need kiiremasse mällu, samuti on rakendatud mälutasemete üldine kontseptsioon ja nende suhteline tootlikkus.
  • Komplekti on lisatud MGLRU (Multi-Generational LRU) mehhanism, mis asendas vana LRU (Least Recently Used) rakenduse kahe järjekorra põhjal mitmeastmelise struktuuriga, mis suudab paremini määrata, millised mälulehed on tõeliselt kasutuses ja millised saab eemaldada vahemälust.
  • Lisatud on tugi Oracle'i inseneride ettepanekule andmestruktuuri "maple tree" osas, mis positsioneeritakse kui tõhusam asendus "red-black tree" struktuurile. Maple tree on B-puu variant, mis toetab vahemike järgi indekseerimist ja on projekteeritud vahemälu tõhusaks kasutamiseks. kaasaegsed protsessorid. Maple tree'le on juba edastatud mõned mäluhaldus alamsüsteemid, mis on positiivselt mõjutanud nende tootlikkust. Tulevikus võib maple tree'd kasutada vahemike (range locking) blokeerimise rakendamiseks.
  • BPF-alajasse on lisatud võimalus luua "destruktiivseid" BPF-programme, mis on spetsiaalselt kavandatud süsteemi kokkuvarisemise käivitamiseks läbi crash_kexec() kutsumise. Taolised BPF-programmid võivad olla vajalikud silumise eesmärkidel, et algatada crash-dumpi loomine kindlal ajal. Destruktiivsete operatsioonide käivitamiseks BPF-programmi laadimise ajal on vajalik määrata lipp BPF_F_DESTRUCTIVE, aktiveerida sysctl kernel.destructive_bpf_enabled ja omada õigusi CAP_SYS_BOOT.
  • BPF-programmidel on võimalus läbi käia cgroup elemente ja ressurse (failid, vma, protsessid jne) teatud lõime või ülesande ulatuses. Uus map-tüüp ringbuffereid (user ring buffer) loomiseks on rakendatud.
  • Lisatud on spetsiaalne kutsumine mälunõudmiseks BPF-programmides (memory allocator), mis tagab konteksti BPF turvalisema mäluhalduse, kui tavaline kmalloc().
  • Integreeritud on esimene osa muudatustest, mis võimaldavad luua sisendseadetega HID (Human Interface Device) liidese draivereid, mis on rakendatud BPF-programmide kaudu.
  • Kernelist on täielikult eemaldatud kood a.out vormingute toetamiseks, mis on tunnistatud vananenuks versioonis 5.1, ning alates versioonidest 5.18 ja 5.19 on see peamiste arhitektuuride jaoks välja lülitatud. A.out vormingut ei ole pikka aega Linuxi süsteemides kasutatud ning a.out failide genereerimine ei ole tänapäevaste tööriistadega vaikimisi Linuxi konfiguratsioonides toetatud. A.out failide jaoks laadija võib olla täielikult teostatud kasutaja ruumis.
  • LoongArch arhitektuuril põhinevates süsteemides, mis on rakendatud Loongson 3 5000 protsessorites ja mis ellu viib uut RISC ISA, mis meenutab MIPS-i ja RISC-V-d, on rakendatud jõudlusmõõtmise sündmuste (perf event), kexec, kdump ja BPF JIT-kompileerimise tugi.
  • Asünkroonse sisendi/väljundi io_uring liideses on pakutud uus režiim IORING_SETUP_DEFER_TASKRUN, mis võimaldab ajutiselt edasi lükata ringbuffereid puudutavate toimingute täitmist, kuni rakendusest on tulnud päring, mida saab kasutada tööde pakettide moodustamiseks ja viivituste probleemide vältimiseks rakenduse ebasobiva aja tagasivõtu tõttu.
  • Kasutaja ruumis toimuvatel protsessidel on võimalus alustada tavapäraste mälulehtede vahemiku transformeeringut suurte mälu lehtede komplektiks (Transparent Huge-Pages).
  • Lisatud seadme /dev/userfaultfd rakendamine, mis võimaldab juurdepääsu süsteemi kutsumise userfaultfd() funktsionaalsusele failisüsteemi õiguste kasutamisega. Userfaultfd funktsionaalsus võimaldab luua käitlejad mittejaotatud mälulehtedele (page faults) kasutaja ruumis.
  • Suurenendatud nõudmised GNU Make utiliidi versioonile — nüüd on kernelit koguda jaoks vajalik vähemalt versioon 3.82.
• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • Btrfs failisüsteemi on tehtud olulisi jõudlusoptimeeringuid, sealhulgas on oluliselt suurendatud ioctl-heitete FIEMAP jõudlust. Lisatud on asünkroonne pöördusfailide kirjutamise tugi rakenduste jaoks, mis kasutavad io_uring. Operatsioonile 'send' on lisatud tugi failidele, mis on kaitstud fs-verity abil.
  • Ext4 failisüsteemis on lisatud jõudlusoptimeeringud, mis on seotud ajakirja haldamise ja ainult lugemise režiimis töötamisega.
  • EROFS (Enhanced Read-Only File System) failisüsteemis, mis on mõeldud lugemise režiimis olevate sektsioonide jaoks, on rakendatud võimalus jagada andmeid, mis dubleeruvad erinevates failisüsteemides.
  • Süsteemi kutsesse statx() on lisatud võimalus esitada teavet faili otse sisendi/sisalduse rakendamise kohta.
  • FUSE (Filesystems in User Space) alam süsteemi on lisatud tugi ajutiste failide loomisel lipu O_TMPFILE kasutamiseks.
• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • CFI (Control Flow Integrity) kaitse mehhanismi rakenduse töö on asendatud, mis lisab igale kaudsele funktsioonikutsungile kontrollimise, et tuvastada mõningaid määramatute käitumisvormide, mis võivad potentsiaalselt põhjustada normaalsete täitmisjärjekordade (control flow) rikkumist, kui kasutatakse eksploitide, mis muudavad mälu salvestatud funktsioonide näitajaid. LLVM projektist pärinev vaikimisi CFI rakendus on asendatud variandiga, mis põhineb samuti Clang'il, kuid on spetsiaalselt kohandatud madala taseme alamsüsteemide ja operatsioonisüsteemide tuumade kaitsmiseks. LLVM-is pakutakse uut rakendust Clang 16 väljalaskes ja see hõlmab valikut „-fsanitize=kcfi“. Uue rakenduse peamine erinevus on see, et see ei ole sidustatud linkimisetapi optimeeringutega (LTO) ja ei põhjusta funktsioonide näitajate asendamist ülemineku tabelis viidetega.
  • LSM-moodulite (Linux Security Module) jaoks on võimalus luua käitlejaid, mis vaatavad üle nimede ruumide loomise toimingud.
  • Pakutakse vahendeid PKCS#7 digitaalsete allkirjade kinnitamiseks BPF-programmides.
  • Aadressis /dev/random on taas lubatud avamine mitteblokeerivas režiimis (O_NONBLOCK), mis eemaldati ekslikult tuumas 5.6.
  • x86 arhitektuuriga süsteemides on lisatud hoiatus, kui tuuma alamsüsteemid mappivad mälu lehti, mis lubavad samaaegselt teostamist ja kirjutamist. Edasi on plaanis täielik keelata selline mälu mappimine.
  • Lisatud on silumismehhanism KMSAN (Kernel Memory Sanitizer) mitteinitsialiseeritud mälu kasutamise tuvastamiseks tuumas ning mitteinitsialiseeritud mälu lekkide tuvastamiseks kasutajaruumi ja seadmete vahel.
  • Pseudojuhuslike arvude krüptograafiliselt usaldusväärse generaatori CRNG täiustused, mida kasutatakse getrandom'i kutse kaudu, on valmistatud Jason Donenfeld'i poolt. VPN WireGuardi autor Jason A. Donenfeld on suunatud pseudojuhuslike täisarvude saamise turvalisuse parandamisele.
• Võrgusüsteem
  • TCP-stekis rakendatakse võimalus (vaikimisi keelatud) kasutada eraldi häshtabeleid sissetulevate ühenduste jaoks igas nimede ruumis, mis võimaldab suurendada süsteemide jõudlust, millel on suur arv nimede ruume.
  • Vanad DECnet protokoll toetamine eemaldati. Kasutajaruumi jäävad API-kohad, mis võimaldavad koostada rakendusi, mis kasutavad DECnet'i, kuid nende rakenduste andmed ei saa võrku ühenduda.
  • Dokumenditud netlink protokoll.
• Varustus
  • Amdgpu draiverisse on lisatud DSC (Display Stream Compression) toe tugi, et võimaldada kadudeta andmete tihendamist suhtlemisel ekraanidega, millel on väga kõrge eraldusvõime. Jätkub töö AMD RDNA3 (RX 7000) ja CDNA (Instinct) platvormide toe tagamiseks. Lisatud on DCN 3.2, SMU 13.x, NBIO 7.7, GC 11.x, PSP 13.x, SDMA 6.x ja GMC 11.x IP-komponentide tugi. Amdkfd draiveris (AMD diskreetsete GPU-de, nagu Polaris, jaoks) on rakendatud GFX 11.0.3 toe tugi.
  • I915 (Intel) draiverisse on lisatud Meteor Lake GPU toe tugi. Meteor Lake ja uuemate GPU-de jaoks on tagatud DP 2.0 (DisplayPort) liidese tugi. Lisatud on tuvastajad Alder Lake S mikroarhitektuuri põhiste graafikakaartide jaoks.
  • Lisatud on toetust Apple Siilicon, Intel SkyLake ja Intel KabyLake protsessorites rakendatud helisüsteemidele. CS35L41 HDA helidraiveris on lisatud toe tugi une režiimi üleminekuks. ASoC (ALSA süsteem baasil) toe tugi on lisatud Apple Siilicon'i, AMD Rembrandt DSP-de, AMD Pink Sardine ACP 6.2, Everest ES8326, Intel Sky Lake ja Kaby Lake, Mediatek MT8186, NXP i.MX8ULP DSP-de, Qualcomm SC8280XP, SM8250, SM8450 ja Texas Instruments SRC4392 integreeritud helichipide jaoks.
  • Lisatud on toe tugi Samsung LTL101AL01, B120XAN01.0, R140NWF5 RH, Densitron DMT028VGHMCMI-1A TFT, AUO B133UAN02.1, IVO M133NW4J-R3, Innolux N120ACA-EA1, AUO B116XAK01.6, BOE NT116WHM-N21, INX N116BCA-EA2, INX N116BCN-EA1 ja Multi-Inno Technology MI0800FT-9 LCD-paneelide jaoks.
  • Lisatud on toe tugi AHCI SATA kontrolleritele, mida kasutatakse Baikal-T1 SoC-s.
  • Lisatud on toe tugi MediaTek MT7921, Intel Magnetor (CNVi, Integreeritud Ühendus), Realtek RTL8852C, RTW8852AE ja RTL8761BUV (Edimax BT-8500) Bluetooth-kiipidele.
  • Qualcomm'i ath11k draiverisse on lisatud toe tugi spektraalse skaneerimise jaoks 160 MHz vahemikus, rakendatud on mitme lõime NAPI, parandatud on Qualcomm WCN6750 Wi-Fi kiipide toe tugi.
  • Lisatud on draiverid PinePhone'i klaviatuuri, InterTouch (ThinkPad P1 G3) puuteplaatide, X-Box Adaptive Controller'i, PhoenixRC Flight Controller'i, VRC-2 Car Controller'i, DualSense Edge Controller'i, IBM-i juhtpaneelide (IBM Operation Panel), XBOX One Elite puldiga, XP-PEN Deco Pro S ja Intuos Pro Small (PTH-460) tahvelarvutitega.
  • Lisatud on draiver Aspeed HACE (Hash and Crypto Engine) krüptograafiliste kiirendite jaoks.
  • Lisatud on toe tugi Intel Meteor Lake integreeritud Thunderbolt/USB4 kontrollerite jaoks.
  • Lisatud on toe tugi Sony Xperia 1 IV, Samsung Galaxy E5, E7 ja Grand Max ning Pine64 Pinephone Pro nutitelefonide jaoks.
  • Lisatud toetus ARM SoC-dele ja plaatidele: AMD DaytonaX, Mediatek MT8186, Rockchips RK3399 ja RK3566, TI AM62A, NXP i.MX8DXL, Renesas R-Car H3Ne-1.7G, Qualcomm IPQ8064-v2.0, IPQ8062, IPQ8065, Kontron SL/BL i.MX8MM OSM-S, MT8195 (Acer Tomato), Radxa ROCK 4C+, NanoPi R4S Enterprise Edition, JetHome JetHub D1p. Uuendatud draiverid Samsungi, Mediatek'i, Renesase, Tegra, Qualcommi, Broadcomi ja NXP SoC-dele.

Samas on Ladina-Ameerika vaba tarkvara fond loonud täielikult vaba tuuma versiooni 6.1 - Linux-libre 6.1-gnu, mis on puhastatud firmade poolt piiratud juurdepääsuga komponentide või koodijuppide elementidest. Uues väljaandes on puhastatud uus draiver rtw8852b ja DTS-failid erinevate Qualcommi ja MediaTeki SoC-de jaoks, mis põhinevad AArch64 arhitektuuril. Uuendatud blobide puhastamise kood draivertes ja amdgpu, i915, brcmfmac, r8188eu, rtw8852c, Intel ACPI allüksustes. Korraldatud on vanade draiverite tm6000 TV kaartide, cpia2 v4l, sp8870, av7110 puhastamine.

Allikas: opennet.ru