Linux 7.0

Après deux mois de développement, Linus Torvalds présenté a annoncé la sortie du noyau Linux 7.0. Parmi les changements les plus notables : les règles d'utilisation des assistants AI, le passage de Rust aux fonctionnalités principales du noyau, l'amélioration des performances de swap, l'activation par défaut du mode PREEMPT_LAZY, le support des filtres pour les opérations io_uring, le nouveau système de fichiers Nullfs, l'infrastructure fserror, les outils de surveillance XFS, le support du remappage dans Btrfs, l'activation par défaut de la version NFS 4.1, l'intégration de l'algorithme cryptographique post-quantique ML-DSA, l'activation d'AccECN dans le sous-système réseau, un support initial pour WiFi 8.

Le numéro 7.0 a été attribué, car la branche 6.x a accumulé suffisamment de versions pour justifier le changement du premier chiffre dans le numéro de version (la version 6.0 avait été formée juste après 5.19). Changer de numérotation est principalement une question esthétique et représente une démarche formelle qui élimine le désagrément causé par l'accumulation d'un grand nombre de versions dans la série.

La nouvelle version inclut 15624 corrections de la part de 2477 développeurs, la taille du patch est de 56 Mo (les modifications ont concerné 18053 fichiers, 704060 lignes de code ont été ajoutées, et 278132 lignes supprimées). Dans la version précédente, il y avait 15657 corrections de 2237 développeurs et la taille du patch était de 52 Mo. Environ 51 % de toutes les modifications présentées dans la version 7.0 sont liées aux pilotes de périphériques, environ 11 % concernent la mise à jour de code spécifique aux architectures matérielles, 14 % concernent la pile réseau, 5 % aux systèmes de fichiers et 3 % aux sous-systèmes internes du noyau.

Les principales nouveautés du noyau 7.0 (kernelnewbies.org, lwn.net, OpenNET):

• Sous-système de disque, entrée/sortie et systèmes de fichiers
  • L'infrastructure fserror a été mise en œuvre et ajouté une API pour obtenir des informations sur les erreurs d'entrée/sortie et la corruption des métadonnées lors de la manipulation de fichiers. L'infrastructure proposée unifie dans les systèmes de fichiers la transmission d'informations sur les erreurs vers l'espace utilisateur via le mécanisme fsnotify.
  • Dans XFS ajoutées nouvelles fonctionnalités pour surveiller l'état du système de fichiers depuis l'espace utilisateur. Une opération ioctl XFS_IOC_HEALTH_MONITOR a été proposée, renvoyant un descripteur de fichier à travers lequel il est possible d'obtenir des informations sur les pannes liées à la corruption des métadonnées ou à l'apparition d'erreurs d'entrée/sortie, ainsi que de suivre les changements d'état du FS, tels que le démontage et l'arrêt. De plus, un processus en arrière-plan géré par systemd, xfs_healer, a été proposé pour traiter les événements sur l'état du FS depuis l'espace utilisateur et, si nécessaire, le redémarrer automatiquement. procédures de récupération.
  • Le système de fichiers Btrfs a ajouté un support expérimental pour la structure "arbre de remappage" (remap tree), qui pourrait à l'avenir être utilisée comme une couche intermédiaire lors de l'exécution des opérations d'entrée-sortie. L'ajout a pour but qu'après le déplacement des données sur le stockage, au lieu de mettre à jour toutes les structures associées à ces données, d'anciennes et de nouvelles adresses de données soient conservées dans la structure supplémentaire "remap tree", puis lors de l'accès aux données, les adresses soient remplacées. La nouvelle approche est présentée comme plus fiable et flexible, tout en simplifiant l'expansion future des fonctionnalités de Btrfs.
  • Dans Btrfs réalisée support du passage direct en entrée/sortie dans les situations où la taille du bloc dépasse la taille de la page mémoire dans le système.
  • Comprend le sont incluses. nouveau système de fichiers Nullfs, qui peut être utilisé comme un substitut pour le système de fichiers racine. Le système de fichiers Nullfs est toujours vide, ne contient pas de données et ne supporte pas les modifications. L'objectif de Nullfs est d'être utilisé comme système de fichiers initial pour simplifier le processus de démarrage du système – d'autres systèmes de fichiers sont ensuite montés sur Nullfs et l'appel système pivot_root() est utilisé pour changer le système de fichiers racine au lieu de vider le contenu de l'initramfs et d'utiliser le système de fichiers racine associé.
  • Implémenté la mise à jour des informations sur le temps de modification des fichiers en mode non-bloquant. Auparavant, l'appel file_update_time_flags() avec le drapeau IOCB_NOWAIT retournait une erreur -EAGAIN, ce qui empêchait l'utilisation des opérations d'écriture directe en mode non-bloquant.
  • Dans les systèmes de fichiers sous forme d'options activables séparément, traduit le support des verrouillages de notification (lease). Par défaut, ce mécanisme n'est plus activé en raison de problèmes avec le système de fichiers, initialement non conçu pour son utilisation. Par exemple, il n'est pas pris en charge par les systèmes de fichiers 9p et cephfs.
  • Dans le système de fichiers EROFS (Extendable Read-Only File System), destiné à être utilisé sur des partitions accessibles uniquement en lecture, l'algorithme LZMA est utilisé par défaut pour la compression. Les algorithmes DEFLATE et Zstandard sont disponibles en option et ne sont plus marqués comme expérimentaux. Le partage d'entrées dans le cache de pages (page-cache) pour des fichiers identiques dans différents systèmes de fichiers EROFS a été implémenté.
  • Supprimé Le mode laptop_mode, qui économise l'énergie en retardant et en regroupant les opérations d'écriture sur le disque dur afin de prolonger le temps d'inactivité du disque et de réduire le nombre de réveils, a perdu de son importance car dans les dispositifs mobiles modernes, les disques durs ont été remplacés par des disques à état solide.
  • Le système de fichiers F2FS a été transformé pour utiliser de grands folios de pages mémoire (large folios).
  • La réécriture du pilote ntfs3 a été relancée, développée par la société Paragon Software. Le support des opérations avec des fichiers basées sur iomap a été ajouté, les options llseek SEEK_DATA/SEEK_HOLE ont été implémentées, et le mode delalloc pour l'allocation différée de blocs a été ajouté. Entre-temps, dans la liste de diffusion des développeurs du noyau, en février, il a été approuvé d'intégrer dans l'une des futures versions du noyau une nouvelle implémentation de NTFS — ntfsplus, conçue pour remplacer ntfs3.
  • Par défaut, lors de la construction, sont incluses. la version du protocole NFS 4.1 (CONFIG_NFS_V4_1). Une verrouillage de l'exportation via NFS de systèmes de fichiers pseudo-spécialisés, tels que pidfs et nsfs, a été assuré. Dans NFSD, réalisée une possibilité expérimentale d'utiliser des ACL POSIX et ajouté le support du changement dynamique du pool de threads (thread-pool) en fonction de la charge a été ajouté.
• Mémoire et services système

  • Les règles officielles pour l'application des assistants AI et pour leur intégration dans le noyau de contenu généré automatiquement ont été approuvées.. Lors de la transmission du code généré, il est requis de le marquer en indiquant l'assistant AI utilisé à travers la balise Assisted-by. Les assistants AI ne sont pas autorisés à ajouter la balise Signed-off-by – la personne ayant transmis le patch est considérée comme son auteur, est responsable des modifications apportées et garantit leur qualité. Les développeurs doivent procéder à une révision manuelle du code généré par l'AI et vérifier la conformité du résultat aux exigences de la licence.

  • Support de Rust traduit des expérimentations vers les fonctionnalités fondamentales du noyau.

  • Terminé l'intégration au noyau du mécanisme «Table de Swap», permettant d'augmenter les performances d'échange. L'accélération est obtenue grâce à la réduction de la concurrence pour l'accès au cache d'échange, à une recherche plus efficace dans le cache et à la réduction de la fragmentation. Le backend basé sur la Table de Swap est utilisé pour le cache d'échange au lieu du backend XArray et a permis, lors du test redis-benchmark avec BGSAVE, d'augmenter le nombre de requêtes traitées de 22%.

  • Ajout du support d'une nouvelle extension apparue dans Clang 22 Analyse de la sécurité des threads, permettant d'identifier, lors de la compilation, les potentiels états de concurrence et les erreurs causées par un placement incorrect des verrouillages. L'extension propose une série d'attributs tels que GUARDED_BY(…), REQUIRES(…), RELEASE(…) et ACQUIRE(…), permettant de marquer les fonctions protégées par des verrouillages et de séparer les domaines d'application des verrouillages (définir le contexte). Lors de la compilation, la validité de l'application des primitives de synchronisation, telles que les mutex, est vérifiée sur la base de l'évaluation de l'activité ou de l'inactivité du contexte associé.

  • Dans l'appel système open_tree ajouté , le drapeau OPEN_TREE_NAMESPACE pour simplifier la configuration des conteneurs isolés et accélérer le démarrage des conteneurs sur des systèmes avec un grand nombre de points de montage. À l'instar de OPEN_TREE_CLONE, le nouveau drapeau ne copie que l'arbre de points de montage spécifié (mount tree), mais au lieu de retourner un descripteur de fichier local, il retourne un descripteur de fichier dans un nouvel espace de noms de points de montage, dans lequel l'arbre copié est monté au-dessus de la copie du véritable système de fichiers racine. Le drapeau OPEN_TREE_NAMESPACE est demandé pour éviter l'exécution séparée des opérations unshare(CLONE_NEWNS) et pivot_root(), utilisées lors de la création de conteneurs.

  • Dans l'appel système rseq ajouté mécanisme d'extension des quantum de temps (time slice), permettant d'obtenir du temps processeur supplémentaire pour l'exécution continue de la section critique. L'idée est d'éviter l'interruption de la section critique par le planificateur de tâches avec un verrouillage en place, ce qui conduit à un transfert de contrôle vers d'autres flux utilisant une ressource, sur laquelle le verrouillage reste actif. L'extension du quantum de temps se fait sans frais supplémentaires, mais aussi sans garanties strictes, fournies par un véritable réglage des priorités.

  • Pour les architectures arm64, loongarch, powerpc, riscv, s390 et x86, le mode de préemption (preemption) dans le planificateur est activé par défaut. modifié de PREEMPT_NONE à PREEMPT_LAZY. Le nombre de modes possibles réduit de quatre à deux – PREEMPT_FULL et PREEMPT_LAZY (les modes PREEMPT_NONE et PREEMPT_VOLUNTARY restent uniquement pour les architectures ne supportant pas PREEMPT_FULL et PREEMPT_LAZY). Le mode PREEMPT_LAZY applique le modèle de préemption complète (PREEMPT_FULL) pour les tâches realtime (RR/FIFO/DEADLINE), mais retarde la préemption des tâches normales (SCHED_NORMAL) jusqu'à la limite du tick. Le retard introduit réduit les cas de préemption des détenteurs de verrous, ce qui permet d'approcher la performance des configurations utilisant le modèle de préemption volontaire (voluntary preemption), c'est-à-dire que PREEMPT_LAZY permet de conserver les capacités de préemption complète pour les tâches realtime, mais minimise la baisse de performance pour les tâches normales.

    L'activation de PREEMPT_LAZY a conduit à une sérieuse régression, réduisant de moitié la performance de PostgreSQL sur les systèmes ARM64. Pour remédier à la baisse de performance, il a été proposé aux développeurs de PostgreSQL d'activer l'option PR_RSEQ_SLICE_EXTENSION pour réduire la probabilité de préemption des détenteurs de verrous.

  • La migration des changements de la branche Rust-for-Linux, liée à l'utilisation du langage Rust comme deuxième langue pour le développement de pilotes et de modules du noyau (le support de Rust n'est pas activé par défaut, et n'entraîne pas l'inclusion de Rust dans les dépendances de compilation obligatoires du noyau). Grâce à la bibliothèque intégrée auparavant «syn (crates.io)», facilitant l'écriture de macros complexes, il a été possible de réduire la taille du code Rust dans le noyau grâce à la simplification des définitions des macros procédurales existantes. Les capacités des bibliothèques kernel, macros et pin-init ont été étendues.

  • Dans le système d'E/S asynchrone io_uring ajouté option pour utiliser des files d'attente de soumission non circulaires, plus efficacement mises en cache dans les situations où l'exécution d'une demande se termine avant le retour d'un appel système.

  • Dans la sous-système eBPF, dans le mécanisme BTF (BPF Type Format), fournissant des informations pour vérifier les types dans le pseudo-code BPF, afin de rechercher des informations de débogage est activé recherche binaire, ce qui a amélioré l'efficacité du chargement des programmes BPF. Dans eBPF ajouté prise en charge des arguments implicites lors de l'appel kfunc (fonctions du noyau, accessibles pour utilisation dans les programmes BPF), définies avec le drapeau KF_IMPLICIT_ARGS.

  • Supprimé code pour prendre en charge l'initial RAM disk (initrd) basé sur linuxrc, longtemps déclaré obsolète. Les implémentations restantes d'initrd prévoient d'être retirées en 2027. Au lieu d'initrd, initramfs devrait être utilisé (la différence est qu'initrd place l'environnement de démarrage initial dans une image disque, tandis qu'initramfs le fait dans un système de fichiers).

  • Dans le dispositif de bloc zram, utilisé pour le stockage compressé de la partition de swap en mémoire, la logique de gestion des pages de mémoire compressées a été modifiée lors du déplacement optionnel des données vers le stockage permanent en cas de saturation de la mémoire vive disponible. Auparavant, les pages de mémoire étaient décompressées avant d'être écrites sur un support physique, mais maintenant elles sont conservées telles quelles sous forme compressée, ce qui réduit la charge sur le CPU et économise de l'énergie lors du fonctionnement autonome. Dans l'utilitaire

  • timerlat , destiné à mesurer les latences lors du fonctionnement du planificateur de tâches,option —bpf-action pour exécuter des programmes BPF en cas de dépassement du seuil spécifié. ajouté Dans le système de traçage ftrace, une configuration bitmask-list a été ajoutée pour afficher les masques de bits de manière lisible (sous forme de liste de bits, et non d'un chiffre hexadécimal). Dans tracefs, des capacités ont été ajoutées pour l'audit

  • des filtres des déclencheurs et la commande perf sched stats pour collecter et afficher des statistiques sur l'opération du planificateur de tâches.. Ajouté options de compilation LOGO_LINUX_MONO_FILE, LOGO_LINUX_VGA16_FILE et LOGO_LINUX_CLUT224_FILE pour définir le fichier contenant l'image du logo qui sera affiché lors du démarrage du noyau à la place du logo par défaut avec le pingouin Tux.

  • Ajoutés Dans le système d'E/S asynchrone io_uring

• Virtualisation et sécurité
  • dans le système d'E/S asynchrone io_uring réalisée la possibilité d'attacher des programmes BPF avec des filtres contrôlant ce que peuvent faire certaines opérations SQE (Submission Queue Entry) (similaires aux appels système dans io_uring). La fonction ajoutée est l'analogue des filtres d'appels système. Les filtres peuvent être liés à des tâches spécifiques et sont hérités lors de la création d'autres processus après un appel à fork(). En présence de filtres actifs, les filtres ajoutés en superposition ne peuvent qu'attacher des restrictions supplémentaires, sans pouvoir désactiver les filtres existants. La fonction mise en œuvre permettra de bloquer des méthodes le contournement de la filtration des appels système dans des environnements sandbox, basés sur l'exécution d'opérations analogiques fournies dans io_uring.
  • Dans SELinux ajouté la possibilité de gérer l'accès aux jetons BPF, permettant à des processus non privilégiés d'effectuer certaines opérations privilégiées avec BPF, par exemple, charger des programmes BPF dans le noyau et créer des structures de type map.
  • Ajouté le support de l'algorithme de signature numérique ML-DSA (CRYSTALS-Dilithium), basé sur la théorie des réseaux et résistant à une attaque par ordinateur quantique. Fournie la possibilité d'utiliser ML-DSA pour l'authentification des modules noyau.
  • Retirée la possibilité d'utiliser des schémas de signature numérique avec l'algorithme SHA-1 pour certifier les modules noyau (le support de chargement de modules signés est maintenu).
  • Dans l'enregistrement d'audit NETFILTER_PKT ajoutées les champs sport et dport pour inspecter les numéros de ports réseau, et non seulement les adresses IP.
  • Pour les systèmes avec architecture RISC-V réalisée le support des extensions Zicfiss et Zicfilp, fournissant des capacités matérielles pour appliquer la protection CFI (Control Flow Integrity), bloquant les violations de l'ordre normal d'exécution des instructions (flow de contrôle) en raison de l'application d'exploits modifiant les pointeurs de fonction stockés en mémoire.
  • Dans l'hyperviseur KVM réalisée la possibilité de transmettre aux systèmes invités des informations sur le support par le processeur de l'extension ERAPS (Enhanced Return Address Predictor Security), permettant d'éviter certaines opérations de réinitialisation de l'état du CPU lors du retour de contrôle à l'hôte par le système invité. De plus, ajouté prise en charge du rattachement des systèmes invités à l'équipement pour le suivi des performances (PMU, Performance Monitoring Unit), ce qui permet d'améliorer la précision du profilage par rapport à l'utilisation de PMU émulées.
  • Pour le pilote de l'hyperviseur Hyper-V ajouté prise en charge de l'interface debugfs pour afficher des statistiques sur le fonctionnement de l'hyperviseur.
• Sous-système réseau
  • L'extension AccECN est activée par défaut (Notification explicite précise de congestion), qui implémente une version améliorée de l'extension ECN (wikipedia.org), permettant aux hôtes de marquer les paquets IP en cas de surcharge au lieu de les abandonner, ce qui permet de détecter l'apparition d'une congestion initiale dans les canaux de communication sans perte de paquets. L'extension ECN d'origine a une limitation qui ne permet d'émettre qu'un seul signal de saturation dans un cycle de transmission TCP (RTT, Round-Trip Time, envoi de la demande et réception de la réponse). AccECN supprime cette limitation et permet au destinataire de transmettre plusieurs marqueurs de surcharge à l'expéditeur dans l'en-tête du paquet TCP. Les algorithmes de contrôle de la congestion peuvent utiliser ces informations pour réagir plus précisément aux surcharges et éviter une réduction brusque de l'intensité d'envoi de paquets lors d'une légère surcharge.
  • Dans la mise en œuvre de l'algorithme de gestion des files d'attente réseau Cake ajouté , possibilité de traiter plusieurs files d'attente pour répartir la charge sur plusieurs cœurs CPU. L'algorithme CAKE est appliqué pour réduire l'impact négatif de la mise en mémoire tampon intermédiaire des paquets sur l'équipement réseau frontal, visant à atteindre la bande passante maximale possible et le niveau de latence minimal, même sur des canaux de communication lents.
  • Sur les sockets VSOCK, utilisés pour interagir avec des machines virtuelles, ajouté prise en charge des espaces de noms réseau (network namespace).
  • Ajouté mise en œuvre initiale de la future norme WiFi 8 (802.11bn, WiFi ultra haute fiabilité).
  • Ajoutés optimisations qui ont permis d'augmenter de 12 % le rendement du traitement des paquets UDP entrants lors des tests de stress sur un réseau de 100 gigabit.
• Matériel
  • Dans le pilote AMDGPU réalisée la prise en charge des blocs IP, utilisés dans les nouveaux GPU AMD, tels que SMUIO 15.x, PSP 15.x, IH 6.1.1/7.1, MMHUB 3.4/4.2, GC 11.5.4/12.1, SDMA 6.1.4/7.1/7.11.4 et JPEG 5.3.
  • Dans le pilote Nouveau, la gestion de la fréquence a été améliorée sur les systèmes Tegra 186+.
  • Dans le pilote i915 ajouté prise en charge initiale du bloc IP d'affichage Xe3p_LPD utilisé dans les processeurs Intel Nova Lake-P.
  • Poursuivie le travail sur le pilote drm (Direct Rendering Manager) Xe pour les GPU basés sur l'architecture Intel Xe, utilisé dans les cartes graphiques Intel de la famille Arc et le graphisme intégré à partir des processeurs Tiger Lake. Ajout du mode Multi Queue. Ajoutés composants nécessaires au diagnostic des plantages de GPU dans Mesa. Ajouté prise en charge du mécanisme MERT pour la gestion de l'accès à la mémoire GPU.
  • Poursuivie intégration des composants du pilote Nova pour les GPU NVIDIA équipés de firmware GSP, utilisés à partir de la série NVIDIA GeForce RTX 2000 basée sur l'architecture Turing. Le pilote est écrit en Rust. La nouvelle version prépare la prise en charge des GPU basés sur l'architecture Turing et inclut divers changements internes.
  • Ajouté prise en charge des contrôleurs et des périphériques avec une interface SPI (Serial Peripheral Interface) multicanal permettant de transmettre des données dans plusieurs flux parallèles.
  • Ajouté pilote pour connecteurs combinés Type-C utilisés sur des appareils basés sur des puces Apple Silicon, combinant les interfaces USB3, DP-AltMode et Thunderbolt/USB4.
  • Ajout de la prise en charge des sous-systèmes audio des puces Tegra238, Minisforum V3 SE, iBasso DC04U, Intel Nova Lake, Nova Lake S et Focusrite Forte.
  • Ajout de la prise en charge des plates-formes ARM, SoC et des dispositifs : Arduino UnoQ, OrangePi 6 Plus, OrangePi CM5, Anbernic RG-DS, Realtek Kent, Qualcomm Kaanapali, Mediatek Ezurio, Facebook Anacapa, Microchip LAN9668, Khadas VIM1S, QNAP TS133, i.MX952, i.MX93, i.MX94, VHIP4 EvalBoard, TQ-Systems MBLS1028A, Agilex5, Radxa CM3J, Glymur,
  • Ajout de la prise en charge des smartphones et tablettes : Fairphone Gen 6 (SoC Qualcomm Milos/Snapdragon 7s Gen 3), Pixel 3/3 xl, Microsoft surface pro 11.

Simultanément, la Fondation latino-américaine pour le logiciel libre a formé une variante du noyau entièrement libre 7.0 – Linux-libre 7.0-gnu, débarrassé des éléments des firmwares et des pilotes contenant des composants ou des segments de code non libres, dont l'usage est restreint par le fabricant. Dans la version 7.0, un nettoyage des blobs du pilote iwlwifi a été effectué. Le code de nettoyage a été mis à jour pour les pilotes amdgpu, adreno, TI PRUeth, air_en8811h, ath12k, TI VPE, rtw8852b, rt1320, rt5575 SPI, tas2783, Intel catpt. Les noms des blobs ont été nettoyés dans les fichiers dts (devicetree) pour les puces ARM.

Source : linux.org.ru