Linuxi tuuma versioon 6.3

Kaks kuud arendustööd tagasi Linus Torvalds esitles Linuxi kärje 6.3 väljalaset. Kõige silmapaistvamad muudatused on: vananenud ARM-platvormide ja graafikadraiverite puhastamine, Rusti keele toe integreerimise jätkamine, utiliit hwnoise, punase-musta puu struktuuri tugi BPF-is, BIG TCP režiim IPv4 jaoks, sisseehitatud Dhrystone jõudlustest, võimalus keelata koodi täitmine memfd-s, tugi HID-draiverite loomisel BPF-i abil, Btrfs-is on vastu võetud muudatused lõhkumiste vähendamiseks plokkide rühmades.

Uues versioonis on vastu võetud 15637 parandust 2055 arendajalt; plaastri suurus on 76 MB (muudatused puudutasid 14296 faili, lisatud 1023183 koodirida, kustutatud 883103 rida). Võrdluseks: eelmisel versioonil oli pakutud 16843 parandust 2178 arendajalt; plaastri suurus oli 62 MB. Umbes 39% kõikidest kernis 6.3 esitatud muudatustest on seotud seadme draiveritega, umbes 15% muudatused on seotud riistvarale erilise koodi uuendamisega, 10% on seotud võrgu stackiga, 5% failisüsteemidega ja 3% kerni sisemiste al süsteemidega.

Kärje 6.3 põhimuudatused:

• Mälu ja süsteemiteenused
  • Vana ja kasutamata ARM-platvormidega seotud koodi on märkimisväärselt puhastatud, vähendades kärje lähtekoodide suurust 150 tuhande rea võrra. Ükski üle 40 vana ARM-platvormi ei ole enam olemas.
  • Rakendatud on võimalus luua HID (Inimese Liidese Seade) draivereid, mida toetatakse BPF-programmidena.
  • Rust-for-Linux harust on jätkatud täiendavate funktsioonide üleviimist, mis on seotud Rusti keele kasutamise võimaldamisega draiverite ja kärje moodulite arendamiseks teise keelena. Rusti toe puhul ei ole see vaikimisi aktiivne ja ei too kaasa Rusti lisamist kärje kohustuslike ehitus sõltuvustena. Eelnevates väljaannetes pakutud funktsionaalsus on laiendatud Arc tüüpi toetuse (viidatud näitajate rakendamine) ning ScopeGuardiga (teeb puhastuse, kui mani ulatub väljapoole ulatust) ja ForeignOwnable (tagab viidatud näitajate liikumise C ja Rust koodi vahel). Pakend ’alloc’ moodul ‘borrow’ (tüüp ‘Cow’ ja omadus ‘ToOwned’) on eemaldatud. Märgitakse, et Rusti toe seisund kärjes on juba lähedal esimeste Rustis kirjutatud moodulite vastuvõtmise algusele.
  • User-mode Linuxis (kernel running as a user process) on x86-64 systems has implemented support for code written in Rust. Support for building User-mode Linux using clang has been added, including optimizations at the linking stage (LTO).
  • A utility named hwnoise has been added to track delays caused by hardware peculiarities. Deviations in operation execution time (jitter) are determined when interrupt processing is disabled, exceeding one microsecond over 10 minutes of computations.
  • A kernel module with the Dhrystone performance test implementation has been added, which can be used to assess CPU performance in configurations without user space components (for example, during the porting stage for new SoCs that only implement kernel loading).
  • The kernel command line parameter ‘cgroup.memory=nobpf’ has been added, disabling memory consumption accounting for BPF programs, which can be useful for systems with isolated containers.
  • A data structure red-black tree has been proposed for BPF programs, utilizing kfunc + kptr (bpf_rbtree_add, bpf_rbtree_remove, bpf_rbtree_first) instead of adding a new mapping type.
  • The mechanism of restartable sequences (rseq) now includes the ability to pass process identifiers of parallel execution (memory-map concurrency ID), identified with CPU numbers. Rseq provides means for rapid atomic execution of operations, which, in case interrupted by another thread, are cleared and retried.
  • Support for SME 2 (Scalable Matrix Extension) instructions has been provided on ARM processors.
  • Support for the BPF trampoline mechanism has been implemented for s390x and RISC-V RV64 architectures, allowing for minimized overhead when passing calls between the kernel and BPF programs.
  • On systems with processors based on the RISC-V architecture, the use of ‘ZBB’ instructions for accelerating string operations has been implemented.
  • For systems based on the LoongArch instruction set architecture (used in Loongson 3 5000 processors and implementing a new RISC ISA similar to MIPS and RISC-V), support for kernel address space randomization (KASLR), kernel relocation, hardware breakpoints, and the kprobe mechanism has been implemented.
  • DAMOS (Data Access Monitoring-based Operation Schemes) mehhanismis, mis vabastab mälu, arvestades mälu kasutamise sagedust, on rakendatud filtreid, mis välistavad teatud mälu piirkondade töötlemise DAMOS-is.
  • Nolibc minimaalses standardses C-kogumikes on toe alla viidud s390 arhitektuur ja Arm Thumb1 käsu komplekt (lisaks ARM, AArch64, i386, x86_64, RISC-V ja MIPS toele).
  • Objtool on optimeeritud, et kiirendada kernelikogumist ja vähendada mälu tippkasutust kogumise ajal (kernelit kogudes 'allyesconfig' režiimis ei teki nüüd probleemide sundseisuga protsesside lõpetamisel 32 GB RAM-iga süsteemides).
  • Intel ICC kompilaatori toe lõpetamine, mis on juba pikemat aega olnud mittefunktsionaalne ja mille parandamist keegi ei soovi.
• Diskisüsteem, sisend/väljund ja failisüsteemid
  • Tmpfs-is on rakendatud kasutaja identifikaatorite kaardistamise tugi monteeritud failisüsteemide jaoks, et seostada teatud kasutaja faile võõras monteeritud partitsioonil teise kasutajaga praeguses süsteemis.
  • Btrfs-is on fragmentatsiooni vähendamiseks rakendatud blokeerimiste rühmade jagamine suuruse järgi, st iga blokeerimisrühm on nüüd piiratud väikeste (kuni 128KB), keskmiste (kuni 8 MB) ja suurte ekstentidega. Raid56 rakendamine on refaktoreeritud. Kontrollsummade kontrollimise kood on ümber tehtud. On tehtud jõudluse optimeerimisi, mis võimaldavad kuni 10 korda kiirendada send-operatsiooni, tänu kaustade utime vahemälule ja käskude täitmisele ainult siis, kui see on vajalik. Fiemap operatsioonide täitmine on kolme korda kiirem, kuna tagasiviitamise kontrollid jagatud andmete (snapshotide) jaoks on vahele jäetud. Metaandmete toimingute kiirus on 10% paranenud b-tree struktuurides võtmete otsimise optimeerimise tõttu.
  • Ext4 failisüsteemi jõudlust on suurendatud, võimaldades mitme protsessi samaaegset otsesest sisend-/väljundoperatsioonide sooritamist eelnevalt eraldatud blokis, kasutades ühisblokke inode'i asemel eraldi lukustamist.
  • F2fs-is on tehtud tööd koodi loetavuse parandamiseks. Lahendatud on olulised probleemid, mis on seotud aatomkirjutamise ja uue ekstendi vahemäluga.
  • EROFS (Enhanced Read-Only File System) failisüsteemis, mis on mõeldud kirjutuskaitstud osade jaoks, on rakendatud võimalus siduda CPU-ga dekompressiooniprotseduure, et vähendada andmete juurde pääsemise viivitusi.
  • BFQ sisend/väljund planeerijale on lisatud tugi arenenud pöörlevate kettaseadmete jaoks, näiteks selliste, kus kasutatakse mitut eraldi juhtimisega pead (Multi Actuator).
  • Kliendi ja NFS teostusse on lisatud andmete krüpteerimise tugi, kasutades AES-SHA2 algoritmi. serverilt FUSE (Filesystems In User Space) alamüsteemi on lisatud tugi päringute laiendamise mehhanismile, mis võimaldab päringutesse lisada täiendavat teavet. Selles põhineva võimaluse abil on ellu viidud gruppide identifikaatorite lisamine failisüsteemi päringutesse, mis on vajalik juurdepääsuõiguste arvestamiseks failisüsteemis objektide loomisel (create, mkdir, symlink, mknod).
  • KVM hüperviisori süsteemides x86 on lisatud tugi laiendatud hüperkutsedele Hyper-V, võimaldades nende edastamist töötlevasse kasutajaruumi host-keskkonnas. Muudatus on võimaldanud toetada Hyper-V hüperviisori sissetoomist.
• Virtualiseerimine ja turvalisus
  • KVM-is on lihtsustatud juurdepääsu piiramine külastusüsteemi jaoks seotud PMU (Performance Monitor Unit) sündmustele, mis mõõdavad jõudlust.
  • Memfd mehhanismi, mis võimaldab identifitseerida mälupiiri failides kasutatava deskriptoriga, on lisatud võimalus luua piirkondi, kus koodi täitmine on keelatud (non-executable memfd) ja tulevikus ei ole võimalik seada täitmisõigusi.
  • Uus prctl-operatsioon PR_SET_MDWE, mis blokeerib mälule õiguste andmise katsed, mis lubavad samal ajal kirjutamist ja täitmist.
  • Lisatud ja vaikimisi lubatud kaitse Spectre klassi rünnete vastu, mis on ellu viidud AMD Zen 4 protsessorites ettepanekuna, kasutades automaatset IBRS (Enhanced Indirect Branch Restricted Speculation) režiimi, mis võimaldab kohandatult lubada ja keelata spekulatiivset täitmist katkestuste, süsteemikutsungite ja konteksti vahetuste töötlemisel. Pakutud kaitse toob kaasa väiksemad kulud võrreldes Retpoline kaitsega.
  • Pakkus kaasaegse tekstiga edasiviimist, et teostada eri sihtrühmadele kohandatud lähenemiste vertikaalne jaotuse korraldamine.
  • Parandatud haavatavust, mis võimaldas ületada Spectre v2 ründe kaitset mitme lõime tehnoloogia (SMT või Hyper-Threading) rakendamisel ja mis oli põhjustatud STIBP (Single Thread Indirect Branch Predictors) mehhanismi keelamisest IBRS kaitserežiimi valimisel.
  • ARM64 arhitektuuriga süsteemide jaoks on lisatud uus ehituse eesmärk „virtconfig”, mille valimisel aktiveeritakse vaid minimaalne komponente kernelist, mis on vajalik virtualiseerimissüsteemides käivitamiseks.
  • m68k arhitektuuri jaoks on lisatud süsteemi kõnede filtreerimise tugi seccomp mehhanismi abil.
  • Lisatud tugi AMD Ryzen protsessoritesse sisseehitatud CRB TPM2 (Command Response Buffer) seadmete jaoks, mis põhinevad Microsoft Plutoni tehnoloogial.
• Võrgusüsteem
  • Lisatud netlink-liides PLCA (Physical Layer Collision Avoidance) alamsüsteemi seadistamiseks, mis on määratletud IEEE 802.3cg-2019 spetsifikatsioonis ja mida kasutatakse 802.3cg (10Base-T1S) Ethernet-võrkudes, mis on optimeeritud asjade interneti ja tööstussüsteemide seadmete ühendamiseks. PLCA rakendamine võimaldab parandada jõudlust jagatud keskkonna (shared media) Ethernet-võrkudes.
  • Toetuse lõpetamine API-le „wireless extensions” WiFi 7 (802.11be) juhtimiseks, kuna see API ei kata kõiki vajalikke seadistusi. Kui proovite kasutada API-d „wireless extensions”, mis jätkab emuleeritud kihina, saadetakse enamikule praegustest seadmetest nüüd hoiatus.
  • Valmistatud põhjalik dokumentatsioon API netlinki kohta (kernel arendajatele ja kasutaja ruumi arendajatele). Tegemist on ynl-gen-c utiliidiga, mis genereerib C-koodi YAML-netlink protokolli spetsifikatsioonide põhjal.
  • Võrgusoketitesse on lisatud IP_LOCAL_PORT_RANGE valiku tugi, et lihtsustada väljaminevate ühenduste seadistamist aadresside tõlkijate kaudu ilma SNATita. Ühe kasutamise korral IP-aadressid mitmel hostil IP_LOCAL_PORT_RANGE võimaldab igal hostil kasutada oma väljaminevate võrgupordide vahemikku ning värav tõlgib pakette portide numbrite põhjal.
  • MPTCP (MultiPath TCP) jaoks on rakendatud võimalus hallata segaflow, kus kasutatakse protokolle IPv4 ja IPv6. MPTCP on TCP protokolli laiend, mis korraldab TCP-ühenduse töötamise, pakkide edastamise samaaegselt mitme marsruudi kaudu erinevate võrguinterfeisside kaudu, mis on seotud erinevate IP-aadressidega.
  • IPv4 jaoks on rakendatud BIG TCP laienduse kasutamise võimalus, mis võimaldab suurendada TCP-paki maksimaalset suurust 4 GB, et optimeerida kõrgkiiruslike siseteede andmekeskustes. Taolise suuruse suurendamine 16-bitise päise suuruse ala korral saavutatakse „jumbo“ pakkide rakendamise kaudu, mille suurus IP-päises on seadetud 0, samas kui tegelik suurus edastatakse eraldi 32-bitises väljas eraldatud päises.
  • Lisatud on uus sysctl-parameeter default_rps_mask, mille kaudu on võimalik määrata vaikimisi RPS (Receive Packet Steering) konfiguratsioon, mis vastutab sissetuleva liikluse töötlemise jaotamise eest CPU tuumade vahel katkestuste töötlemise tasemel.
  • Toetuse katkestamine klassipõhiste järjekordade töötlemise distsipliinide jaoks, mis piiravad liiklust CBQ (class-based queuing), ATM (ATM virtuaalsed ringid), dsmark (diferentseeritud teenuse märgistus), tcindex (liikluse kontrolleti indeks) ja RSVP (ressursi reserveerimise protokoll). Need distsipliinid on pikka aega olnud mahajäetud ja ei ole leidunud huvilisi nende hoolduse jätkamiseks.
• Varustus
  • Eemaldatud on kõik DRI1-põhised graafikajuhid: i810 (vanad Intel 8xx integreeritud graafikakaardid), mga (Matrox GPU), r128 (ATI Rage 128 GPU, sealhulgas Rage Fury, XPERT 99 ja XPERT 128 kaardid), savage (S3 Savage GPU), sis (Crusty SiS GPU), tdfx (3dfx Voodoo) ja via (VIA IGP), mis kuulutati 2016. aastal vananenuks ja mida Mesa ei toeta alates 2012. aastast.
  • Eemaldatud on vananenud raami juhid (fbdev) omap1, s3c2410, tmiofb ja w100fb.
  • Lisatud on DRM-juhid Intel Meteor Lake (14. põlvkond) integreeritud CPU-desse, mis on mõeldud VPU (Versatile Processing Unit) plokkide töö kiirendamiseks, mis on seotud arvutinägemise ja masinõppe operatsioonidega. Juht on rakendatud 'accel' alamsüsteemiga, mis on suunatud arvutuskiirendusjuhtide toetamise tagamisele, mis võivad pärit olla eraldi ASIC-idena või IP-plokkidena SoC-s ja GPU-s.
  • i915 (Intel) draiveris on suurendatud Intel Arc (DG2/Alchemist) diskreetsete graafikakaartide toetust, rakendatud on eeltoetust GPU Meteor Lake'ile, lisatud on Intel Xe HP 4tile GPU tugi.
  • AMDGPU draiverisse on lisatud AdaptiveSync tehnoloogia tugi ja võimalus kasutada mitmeekraanilise Secure Display režiimi. Uuendatud on DCN 3.2 (Display Core Next), SR-IOV RAS, VCN RAS, SMU 13.x ja DP 2.1 tuge.
  • MSM draiverisse (Qualcomm Adreno GPU) on lisatud SM8350, SM8450, SM8550, SDM845 ja SC8280XP platvormide tugi.
  • Nouveau draiveris on lõpetatud vanade ioctl kutsungite tugi.
  • Etnaviv draiverisse on lisatud eksperimentaalne tugi VeriSilicon NPU (VeriSilicon Neural Network Processor).
  • On rakendatud pata_parport draiver IDE-seadmete jaoks, mis on ühendatud paralleelse pordi kaudu. Lisatud draiver on võimaldanud eemaldada vananenud PARIDE draiveri kernest ja moderniseerida ATA alamsüsteemi. Uue draiveri piiranguks on printeri ja ketta samaaegse ühendamise võimatus paralleelse pordi kaudu.
  • Ath12k draiver on lisatud Qualcommi kiipide jaoks Wi-Fi 7 toega traadita kaartidele. Samuti on lisatud toetus RealTek RTL8188EU kiibiga traadita kaartidele.
  • 46 ARM64 arhitektuuril põhineva protsessoriga plaadi tugi on lisatud, sealhulgas Samsung Galaxy Tab A (2015), Samsung Galaxy S5, BananaPi R3, Debix Model A, EmbedFire LubanCat 1/2, Facebook Greatlakes, Orange Pi R1 Plus, Tesla FSD, ning seadmed Qualcomm MSM8953 (Snapdragon 610), SM8550 (Snapdragon 8 Gen 2), SDM450 ja SDM632, Rockchips RK3128 TV kast, RV1126 Vision, RK3588, RK3568, RK3566, RK3588 ja RK3328, TI K3 (AM642/AM654/AM68/AM69).

Samas on Ladina-Ameerika Vaba Tarkvara Fond loonud täielikult vabade komponentidega Linuxi tuuma versiooni 6.3 — Linux-libre 6.3-gnu, mis on puhastatud tootja määratud piiratud komponendiga ringkonnad ja draiverid. Versioonis 6.3 on puhastatud uusi blobeid draiverites ath12k, aw88395 ja peb2466, samuti Qcom seadmete devicetree failides, mis põhinevad AArch64 arhitektuuril. Blobeid puhastava koodi on uuendatud amdgpu, xhci-rcar, qcom-q6v5-pas, sp8870, av7110 draiverites ja süsteemides ning DVB-kaartide draiverites, mis toetavad tarkvaralise dekodeerimise ja eelcompileeritud BPF-faile. Purustatud valetamine on lõpetatud draiverites mga, r128, tm6000, cpia2 ja r8188eu, kuna need on kernest eemaldatud. I915 draiveris on blobeid parem puhastus.

Allikas: opennet.ru