Linux kerneli 6.15 väljaanne

Pärast kahte kuud arendust tutvustas Linus Torvalds Linuxi 6.15 tuuma. Kõige silmatorkavamad muudatused on: auditeerimismehhanism Landlockis, mälu kaardistamise fikseerimise režiim, fwctl alam süsteem, NVIDIA GPU jaoks Nova draiver, Hyper-V hüperviisori jaoks host-süsteemi rakendamine, tsoonitud salvestusseadmete toe lisamine XFS-is, võrgu alamsüsteemi optimeerimine, Bcachefsis scrub-kontroll ja võimalus operatsioonide jälgimiseks io_uringi kaudu.

Uues versioonis on vastuvõetud 15945 parandust 2154 arendajalt, patši suurus on 59 MB (muudatused hõlmasid 13596 faili, lisatud koodiridu 739608, kustutatud koodiridu 312168). Eelmises väljaandes oli 12115 parandust 1984 arendajalt, patši suurus oli 39 MB. Umbes 41% kõigist Linux 6.15 muudatustest on seotud seadme draiveritega, umbes 16% muudatustest on seotud arhitektuurispetsiifilise koodi värskendamisega, 13% on seotud võrgu staagiga, 5% failisüsteemidega ning 4% tuuma sisemiste alamsüsteemidega.

Peamised uuendused tuumas 6.15:

• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • Fanotify mehhanismi on lisatud võimalus jälgida monteerimise ja monteerimise eemaldamise sündmusi.
  • XFS-is on lisatud tugi tsoonitud salvestusseadmetele (gruppide või sektorite tsoonide jagamine, kuhu on lubatud ainult järjestikune andmete lisamine koos kogu blokigruppi uuendamisega). Lisatud rwf_dontcache lipp, et keelata kirjutamisel vahemälu. Rakendatud võimalus kirjutada üheaegselt mitmeid andmeblokke.
  • Btrfs-is on rakendatud võimalus määrata negatiivsed zstd tihendustasemed (alates -15 kuni -1, näiteks "compress=zstd:-5") monteerimisel, mis tagavad suurema töökiirusest tingitud efektiivsuse languse. Failiteede vahemälu on parendatud (teostatud testis kiirenes "send" toimingu täitmine 30%). Lisatud tugi 2Kb suurustele blokkidele.
  • EXT4-s on parendatud jõudlust žurnali taasesitamises, kus on väga palju tühistatud kirjeid (koormus, mis iseloomustab Lustre FS sektsioone). Rakendatud lineaarne otsing "dentry" kirjetele (kaustade elementide sisemine esitus), mis lahendab mõnede failide juurde pääsemise probleeme vähenenud tähed pole arvesse võetud. Parandatud monteerimise valiku "errors=remount-ro" toimimist. Tugevdatud kahjustatud failisüsteemide töötlemise vastupidavust.
  • F2FS-is on rakendatud ioctl, et saada teavet sisendi/väljundi operatsiooni prioriteedi kohta määratud faili jaoks. On tehtud edusamme mälulehtede (page folios) kasutusele võtmisel.
  • Bcachefs-is on lisatud 'scrub' režiim, milles kontrollitakse kõigi andmete ja metainfo lugemise õigsust. Kui leitakse vigu, käivitatakse taastamisprotseduur. Bcachefs-is on ka lisatud tugi failisüsteemidele, mille ploki suurus ületab mälulehe suuruse. Bcachefs-i ketastruktuuride formaat on stabiliseeritud (täiendavad formaadi muutused viiakse ellu valikuliste täiustuste kujul).
  • EROFS-is on lisatud tugi 48-bitisele plokkide aadressimisele.
  • FUSE alamsüsteemis on rakendatud sysctl default_request_timeout ja max_request_timeout, et määrata päringute täitmise ajavood, mille abil saab jälgida FUSE komponentide hangumisi kasutaja ruumis. FUSE-is on failinimede maksimaalne suurus suurendatud 1024 sümbolile.
  • Statmount() süsteemikutsesse on lisatud võimalus saada teavet kasutajate identifikaatorite kaardistamise kohta monteeritud failisüsteemides, mida kasutatakse teatud kasutaja failide vastavusse viimiseks monteeritud võõras osas teiste kasutajatega praeguses süsteemis.
  • On realiseeritud võimalus luua mount-punkt, millel on erinev kasutajate identifikaatorite kaardistus kui originaalsel monteeritud osal.
  • Mälu haldamise API-s on tehtud muudatusi, mis lihtsustavad keeruliste failisüsteemihierarhiate koostamist, ilma et oleks vaja avada eraldi failisüsteemide osi, mida tuleb hoida peidetuna.
  • Blokiajamite haldamise alamsüsteemi on lisatud tugi riistvaralistele krüpteerimisvõtme kaitse seadmetele.
  • SMB failisüsteemis on rakendatud valik is_network_name_deleted ning vaikimisi on sisse lülitatud smb_server_kerberos5 režiim.
  • OverlayFS-ile on lisatud mountimise valik 'override_creds', mille määramisel kasutatakse juurdepääsuks madalamatele tasemetele kutsuja kasutaja autentimisandmeid, mitte mountimist teinud kasutaja omi. Muudatus võimaldab näiteks OverlayFS-i mountimisel nõuda kasutajalt CAP_SYS_ADMIN volitusi, kuid kasutada failisüsteemi autentimisandmetega ilma selle privileegita.
  • exFAT-s toimub failide kustutamise operatsioonide kiirendus. Kustutatava faili vabastatud klastrite puhul ei saadeta enam eraldi 'discard' päringuid, vaid draiver gruppib need päringud. Teostatud testis vähenes 80 GB faili kustutamise aeg 286 sekundilt 1,6 sekundile.
  • Kõik vale-FS-d ning EXT2 FS on viidud üle uue partitsioonide mountimise API kasutamisele.
  • Eemaldatud on tugi SYSV failisüsteemidele (SystemV/386, Xenix ja Coherent), mis alates 2023. aastast on märgitud kui toetamata (orphaned).
• Mälu ja süsteemiteenused
  • Kerneli koostamiseks vajalik minimaalne GCC versioon on tõstetud 8.1-le ja Clang versioonile 15.0.0.
  • Lisatud on fwctl (Firmware Control) alamsüsteem, mis pakub API-d turvaliseks firmade haldamiseks ning käivitusprotsessorite töötlemiseks kasutajaruumi kaudu. fwctl-i põhjal on ette valmistatud draiverid CXL (Compute Express Link) seadmete, Mellanoxi ConnectX (mlx5) Ethernet-adapterite ja AMD/Pensando teeninduskaartide jaoks.
  • Pidfd mehhanismi funktsioone on laiendatud, võimaldades kasutada spetsiifiliste protsessidega seotud ja mitte ümbermääritavaid identifikaatoreid. Saadaval on võimalus tõmmata välja teavet protsessi lõpetamise staatuse kohta, mille tuvastamine on läbi pidfd, pärast seda, kui vanemprotsess on saanud kinnituse tütarprotsessi lõpetamise kohta (reaped) ja selle ressursid on vabastatud. Süsteemikutsesse on lisatud PIDFD_SELF lipp, millega protsess saab viidata iseendale.
  • RISC-V arhitektuuri jaoks on rakendatud toe laiendustele BFloat16, Zaamo (atomaarsed mäluoperatsioonid), Zalrsc (Load-Reserved/Store-conditional) ja ZBKB (kriptograafilised bititegevused).
  • Jälgimisel on võimalik salvestada kutsutud funktsioonide argumente ja kuvada neid jälgimislogides.
  • Asünkroonse sisendi/väljundi süsteemi io_uring on lisatud toetus epolli sündmuste teabe lugemiseks. io_uringi kasutamine epolli sündmuste töötlemiseks vähendab konteksti vahetuste arvu ja võimaldab korraga töödelda mitut epolli sündmust.
  • eBPF alamsüsteemis on täiustatud programmituvastust, sealhulgas tsüklitega. Lisatud on uued käsud «timed_may_goto», «load-acquire» ja «store-release». Antud on võimalus muuta failide laiendatud atribuute BPF-programmidest. Lisatud on funktsioon try_alloc_pages(), mis võimaldab mälu eraldamist kõrge ebaõnnestumise tõenäosusega (BPF-programmide käivitamisel piiratud kontekstides).

    Rakendatud on uus lukustusprimitiv — rqspinlock (Resilient Queued Spin Lock), mis tuvastab täidete käigus olukordi, mis võivad viia lukustumisteni. Uus primitiiv võimaldab laadida BPF-programme, mille korral valideerija ei taganud lukustuste korrektset toimimist.

  • Oluliselt on suurenenud suurte mälulehtede (huge-page) eraldamise usaldusväärsus.
  • Süsteemides x86 on oluliselt kiirendatud CRC64 kontrollsummade arvutamist. Muuhulgas on kiirusel rakendatud uusi vektorkäske AVX-512 komplektist. Mõnes olukorras on jõudlus tõusnud 100 korda.
  • Jätkub muutuste edastamine Rust-for-Linux harust, mis on seotud Rusti keele kasutamisega teise keelenana draiverite ja tuuma moodulite arendamisel (Rusti tugi ei ole vaikimisi aktiveeritud ja ei too kaasa Rusti lisamist tuuma kohustuslikesse ehitus sõltuvustesse). Antud on võimalus kasutada tuuma koodis makrot «#[kunit_tests()]» üheus-testide käivitamiseks. Lisatud on ARMv7 arhitektuuri tugi. Rakendatud on DMA ja hrtimer moodulid Rusti sidemete jaoks DMA jaoks (lisatud Linuse poolt hooldaja ringristil, kes seejärel lahkus oma ametist) ja kõrgelt täpsete ajastusmoodulite jaoks. Laiendatud on mooduleid ‘list’, ‘str’, ‘sync’, ‘error’ ja ‘alloc’. Lisatud on uus süntaks ‘&raw’ (raw_ref_op).
  • perf alamsüsteemis on rakendatud võimalus profilleerida viivitusi, kasutades teavet ülesande ajastajalt.
  • Lisatud on tuuma käsurea parameeter «traceoff_after_boot», mis väljub jälgimisest pärast kernelitõmbamist ja init-protsessi käivitamist. Parameetrit saab kasutada tõrkeotsingus, mis on seotud käivitamisega, tagades, et laadimise ajal kogutud jälgimisandmeid ei kirjutata üle.
  • 32-bit x86 systems with more than 8 CPU and 4 GB of RAM are no longer supported. Such hardware has not been produced for a long time and systems that require these resources have been transitioned to 64-bit CPUs.
  • Changes have been made to the implementation of POSIX timers, allowing the CRIU (Checkpoint/Restore in Userspace) tool to save and restore timer IDs.
• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • Added the ability to use Linux as the root environment (Dom0. root partition) for the Hyper-V (Microsoft Hypervisor) hypervisor. The host environment is responsible for managing the hypervisor, organizing the launch of guest systems, allocating resources, and ensuring interaction virtuaalmasinate with hardware. Management of the Hyper-V hypervisor in Linux is done through the device /dev/mshv.
  • The Landlock module, which provides unprivileged programs with means to restrict the use of Linux kernel objects (file hierarchies, network sockets, ioctl, etc.), has added an auditing mechanism. The audit allows a detailed assessment of the reasons for access blocks occurring when using Landlock, as well as provides the ability to understand when and which operation was blocked, why the blocking occurred, and which rule was activated.
  • The ability to implement handlers in LSM modules (Linux Security Modules) that control access to the io_uring asynchronous I/O system and allow blocking the use of io_uring to bypass access restrictions to system calls has been added. Such a handler has been implemented in the SELinux LSM module.
  • In SELinux, the ability to apply policies to any types of data loaded by the kernel, including firmware images, security policies, and certificates, has been realized.
  • A sealing mode has been added for certain memory mapping operations performed by the kernel in the process's address space. Sealing changes the mapping to read-only mode and does not allow modifications in the event of an exploitation of vulnerabilities. This applies to mappings for vDSO, vsyscall, vvar, sigpage, and uprobes. The mode is disabled by default, as it may disrupt the operation of some applications. A build configuration option CONFIG_MSEAL_SYSTEM_MAPPINGS has been added to enable it.
• Võrgusüsteem
  • Work on removing the global RTNL lock (rtnl_lock) from the network stack and transforming it into locks bound to individual network namespace spaces has continued.
  • Lisa ülesanne saada võrgu pakette io_uring kaudu, kopeerides sisu otse programmi mällu kasutaja ruumis ilma vahetu puhverdamiseta (zero-copy). Teostatud testid näitasid, et muudatus võimaldas käsitleda liiklust 200 gigabiti suures kanalites, kasutades ühte CPU tuuma.
  • Teostatud sysctl tcp_rto_max_ms ja TCP sokettide valik TCP_RTO_MAX_MS, mille kaudu saab määrata maksimaalse ajavahe pakettide uuesti edastamise katsete vahel.
  • BPF-sse on lisatud seeria callback-kutsungite kohta, et saada aega erinevates kohtades võrgu virnas, mida saab kasutada võrgu viivituste probleemide diagnoosimiseks.
  • Lisatud võrguoperatsioonide jõudluse optimeerimised:
    • GRO (Generic Receive Offload) optimeerimine, mis kombineerib mitu väikest paketti üheks suureks, on nüüd rakendatud paketi töötlemise üleviimise ajal teisele CPU-le (koormuse tasakaalustamiseks) XDP (eXpress Data Path) alamsüsteemi kasutamisel, mis võimaldab töötada pakettidega võrgu draiveri tasemel enne nende edastamist võrgu kihile. TCP-voogude töötlemise jõudluse kasvu optimeerimise rakendamise tõttu võib ulatuda kahekordseks.
    • Suure koormuse tingimustes on connect() funktsiooni jõudlust tõstetud kahekordseks, asendades spin-blokeerimise RCU (Read-Copy-Update) sünkroniseerimismehhanismiga ühenduspoolte (allikad ja sihtportid) kirje leidmisel. IP-aadressid Lisaks on toimunud hashesimise optimeerimine, mis on andnud veel 229% jõudlust.
    • MPTCP (Multipath TCP), TCP protokolli laiendus pakettide edastamiseks samaaegselt mitme marsruudi kaudu, mis on seotud erinevate IP-aadressidega, on kiirus suurenenud. Ühe voolu režiimis on MPTCP kiirus tõusnud 29% võrra.
    • Netfilter'is, kui soket on olemas, lõpetatakse marsruutide otsimise operatsioonide sooritamine FIB (Forwarding Information Base) via. Selle optimeerimise tõttu on jõudlus kasvanud 20%.
    • UDP jõudlus rünnakute (flood) korral on suurenenud 10% võrreldes, eemaldades liigseid operatsioone sk_tsflags struktuuriga pakettide vastuvõtu ajal.
  • Lisatud draiver protokolli MCTP-over-USB rakendusega.
• Varustus
  • Tuuma võeti vastu esmane Nova draiveri rakendus NVIDIA GPU-dele, mis on varustatud GSP-firmware'iga, mida kasutatakse alates NVIDIA GeForce RTX 2000 seeriast Turing mikroarhitektuuri alusel. Draiver on kirjutatud Rusti keeles. Esimeses etapis lisati ainult nova-core karkass, mis sisaldab umbes 400 koodi rida ja rakendab põhilisi abstraktsioone GSP firmware programmiliideste üle. Järgmises etapis plaanitakse tuuma lisada DRM-draiver nova-drm (Direct Rendering Manager) GPU-dega suhtlemiseks kasutaja ruumist, samuti VFIO-draiveri vGPU halduriga, mis võimaldab kasutada virtuaalseid NVIDIA GPU-sid virtualiseerimissüsteemides.
  • Tööd jätkatakse Intel Xe arhitektuuril põhineva GPU-draiveri (Direct Rendering Manager) Xe kallal, mida kasutatakse Intel Arc seeria graafikakaartides ja integreeritud graafikates alates Tiger Lake protsessoritest. Lisatud on SVM (Shared Virtual Memory) tugi, mis on DRM raamistikus jagatud mälu haldamiseks, mida jagavad CPU ja GPU.
  • Draiverisse i915 on lisatud uute GPU-de tunnused.
  • Draiveris Nouveau on ümber töötatud GSP RPC ja integreeritud drm_slave_encoder liides.
  • Draiveris AMDGPU on rakendatud DCN36 (Display Core Next) arhitektuuri tugi. Lisatud on võimalus määrata oma heledusgrafikad, mida kasutatakse ekraani heleduse korrigeerimiseks.
  • Draiverisse adreno on lisatud Qualcomm Adreno 623 GPU tugi.
  • Lisatud on tugi Apple Touch Bar puutetundlikele paneelidele.
  • Lisatud to support eUSB2 teise versiooni (eUSB2V2 — Embedded USB2 Version 2.0), mis võimaldab vähendada toitepinget (kuni 1,2 volti) ja suurendada USB 2.0 jõudlust. eUSB2V2 andmepiirang võib ulatuda kuni 4.8 Gbit sekundi kohta, mis on 10 korda kiiremini kui tavapärased 480 Mbit sekundi kohta, mis on tüüpiline USB 2.0 jaoks. eUSB2V2 võimaldab sülearvutite tootjatel varustada oma seadmeid kõrgema resolutsiooniga veebikaameratega, jätkates samal ajal Embedded USB2 busside kasutamist nende ühendamiseks.
  • Lisatud to support Intel Killer E5000 (RTL8126) Ethernet-adaptereid.
  • Lisatud to support Visionox RM692E5, Rockchip w552793dba-v10, kingdisplay-kd110n11-51ie ja starry-2082109qfh040022-50e ekraanipaneele.
  • Lisatud draiver Samsung Galaxy Book sülearvutitele.
  • Lisatud to support Presonus Studio 1824c ja Jabra Evolve 65 helisüsteeme. Lisatud to support AMD ACP 7.x, AWINC WM88166, Everest ES8388, Intel AVS PEAKVOL ja GAIN DSP mooduleid. Parandatud helitoe toimetulekut ASUS, HP ja Lenovo sülearvutites.
  • Lisatud to support ARM-plaatide, SoC-de ja seadmete: Arm Morello, AMD (Xilinx) Versal NET, Google Pixel Pro 6, NetCube Kumquat, MYIR Remi Pi, Huawei Matebook E Go, Milk-V Jupiter ST STM32MP2, Mediatek MT8370, Apple T2, Skov (i.MX8MP), EVK (i.MX95), Rockchip RK35xx, Allwinner A523, 11 Toradexi plaati i.MX6 baasil.

Samas lõi Ladina-Ameerika vabade tarkvarade fond täielikult vaba Linux-libre 6.15 tuuma variandi, millel ei ole firmware elemente ega draivereid, millel on tootja poolt piiratud vabad komponendid või koodiosad. Versioonis 6.15 on neutraliseeritud blobide laadimine nova, Qualcomm iris v4l2, Airoha NPU, Tehuti Networks TN40xx 10G ethernet, Realtek 8814A wifi, Apple Silicon SoC puutetundlikud ekraanid, Renesas UFS ja aw88166 audio draiverites. Spider 1Gb ethernet draiveri puhastamine on lõpetatud ning see on kernelist eemaldatud. Eemaldatud on viidatud tivoeritud binaarfailidele. Ellu viidud on blobide laadimise blokeerimine Rusti koodi kaudu.

Allikas: opennet.ru