La sortie du noyau Linux 6.3

Après deux mois de développement, Linus Torvalds a présenté la version du noyau Linux 6.3. Parmi les changements les plus notables figurent : le nettoyage des anciennes plateformes ARM et des pilotes graphiques, la poursuite de l'intégration de la prise en charge du langage Rust, l'outil hwnoise, le support des structures arborescentes red-black dans BPF, le mode BIG TCP pour IPv4, un test de performance intégré Dhrystone, la possibilité d'interdire l'exécution dans memfd, le soutien à la création de pilotes HID en utilisant BPF, et des modifications acceptées dans Btrfs pour réduire la fragmentation des groupes de blocs.

La nouvelle version a accepté 15 637 corrections de la part de 2 055 développeurs ; la taille du patch est de 76 Mo (les modifications ont concerné 14 296 fichiers, 1 023 183 lignes de code ont été ajoutées, et 883 103 lignes supprimées). Pour comparaison, la version précédente avait proposé 16 843 corrections de 2 178 développeurs ; la taille du patch était de 62 Mo. Environ 39 % de tous les changements présentés dans le noyau 6.3 sont liés aux pilotes de périphériques, environ 15 % des modifications concernent la mise à jour du code spécifique aux architectures matérielles, 10 % sont liées à la pile réseau, 5 % aux systèmes de fichiers et 3 % aux sous-systèmes internes du noyau.

Les principales nouveautés du noyau 6.3 :

• Mémoire et services système
  • Un nettoyage significatif du code lié aux anciennes plateformes ARM non utilisées a été effectué, permettant de réduire la taille des textes sources du noyau de 150 000 lignes. Plus de 40 anciennes plateformes ARM ont été supprimées.
  • Il est désormais possible de créer des pilotes pour des dispositifs d'entrée avec une interface HID (Human Interface Device), implémentés sous forme de programmes BPF.
  • Le transfert de la branche Rust-for-Linux se poursuit avec des fonctionnalités supplémentaires liées à l'utilisation du langage Rust comme deuxième langage pour le développement de pilotes et de modules du noyau. La prise en charge de Rust n'est pas activée par défaut et n'ajoute pas Rust en tant que dépendance de construction obligatoire pour le noyau. Les fonctionnalités proposées dans les versions précédentes sont étendues par le soutien des types Arc (implémentation de pointeurs avec compteur de références), ScopeGuard (effectue un nettoyage lors de la sortie de la portée) et ForeignOwnable (permet de déplacer des pointeurs entre le code C et Rust). Le module 'borrow' du paquet ‘alloc’ a été supprimé (type 'Cow' et caractère 'ToOwned'). Il est signalé que l'état de la prise en charge de Rust dans le noyau est désormais proche de la phase d'acceptation des premiers modules écrits en Rust.
  • Dans User-mode Linux (exécution du noyau en tant que processus utilisateur) sur les systèmes x86-64, le support pour le code écrit en Rust a été implémenté. Le support pour la construction de User-mode Linux à l'aide de clang avec optimisations au moment de l'édition des liens (LTO) a été ajouté.
  • Un utilitaire hwnoise a été ajouté pour surveiller les retards causés par les particularités du matériel. Les écarts de temps d'exécution des opérations (jitter) sont mesurés lorsqu'on désactive le traitement des interruptions, dépassant une microseconde sur 10 minutes de calculs.
  • Un module du noyau implémentant le test de performance Dhrystone a été ajouté, permettant d'évaluer la performance du CPU dans des configurations sans composants en espace utilisateur (par exemple, lors de la portabilité pour des SoC nouveaux, où seule l'amorçage du noyau est implémentée).
  • Un paramètre de ligne de commande du noyau «cgroup.memory=nobpf» a été ajouté, désactivant la prise en compte de la consommation de mémoire pour les programmes BPF, ce qui peut être utile pour les systèmes avec des conteneurs isolés.
  • Pour les programmes BPF, une implémentation de la structure de données arbre rouge-noir a été proposée, utilisant kfunc + kptr (bpf_rbtree_add, bpf_rbtree_remove, bpf_rbtree_first) au lieu d'ajouter un nouveau type de mapping.
  • Le mécanisme de séquences redémarrables (rseq) a ajouté la possibilité de transmettre aux processus des identifiants de concurrence en mémoire (memory-map concurrency ID) identifiés par le numéro de CPU. Rseq fournit des moyens pour l'exécution atomique rapide des opérations, qui, en cas d'interruption par un autre thread, sont nettoyées et une nouvelle tentative d'exécution est effectuée.
  • Le support des instructions SME 2 (Scalable Matrix Extension) a été assuré sur les processeurs ARM.
  • Pour les architectures s390x et RISC-V RV64, le mécanisme «BPF trampoline» a été mis en œuvre, permettant de minimiser les frais généraux lors du passage des appels entre le noyau et les programmes BPF.
  • Sur les systèmes avec des processeurs basés sur l'architecture RISC-V, l'utilisation des instructions «ZBB» a été réalisée pour accélérer les opérations sur les chaînes.
  • Pour les systèmes basés sur l'architecture d'ensemble d'instructions LoongArch (utilisée dans les processeurs Loongson 3 5000 et implémentant un nouvel ISA RISC, semblable à MIPS et RISC-V), le support de la randomisation de l'espace d'adressage du noyau (KASLR), du changement de placement du noyau en mémoire (relocation), des points d'arrêt matériels et du mécanisme kprobe a été réalisé.
  • Dans le mécanisme DAMOS (Data Access Monitoring-based Operation Schemes), qui permet de libérer de la mémoire en fonction de la fréquence d'accès à celle-ci, un support pour les filtres a été implémenté afin d'exclure certaines zones de mémoire de l'analyse dans DAMOS.
  • La bibliothèque C standard minimale Nolibc prend désormais en charge l'architecture s390 et l'ensemble d'instructions Arm Thumb1 (en plus d'un support pour ARM, AArch64, i386, x86_64, RISC-V et MIPS).
  • L'optimisation d'objtool a été effectuée pour accélérer la compilation du noyau et réduire la consommation de mémoire lors de la compilation (en mode « allyesconfig », il n'y a plus de problèmes de terminaison forcée des processus sur des systèmes avec 32 Go de RAM).
  • Le support de la compilation du noyau avec le compilateur Intel ICC a été abandonné, car il ne fonctionnait plus depuis un certain temps et personne n'a souhaité corriger ce problème.
• Sous-système de disque, entrée/sortie et systèmes de fichiers
  • Dans tmpfs, la prise en charge du mappage des identifiants d'utilisateurs pour les systèmes de fichiers montés a été implémentée, permettant de faire correspondre les fichiers d'un utilisateur sur une partition montée appartenant à un autre utilisateur dans le système actuel.
  • Dans Btrfs, pour réduire la fragmentation des groupes de blocs, une séparation des extents par taille a été mise en place lors de l'allocation des blocs, c'est-à-dire que tout groupe de blocs est maintenant limité aux petits (jusqu'à 128 Ko), moyens (jusqu'à 8 Mo) et grands extents. Le refactoring de l'implémentation de raid56 a été effectué. Le code de vérification des sommes de contrôle a été retravaillé. Des optimisations de performance ont permis d'accélérer l'opération send jusqu'à 10 fois grâce à la mise en cache de utime pour les répertoires et à l'exécution des commandes uniquement si nécessaire. L'exécution des opérations fiemap a été triplée en sautant les vérifications de références croisées pour les données partagées (instantanés). Les opérations sur les métadonnées ont été accélérées de 10 % grâce à l'optimisation de la recherche de clés dans les structures b-arbre.
  • La performance du système de fichiers ext4 a été améliorée grâce à la possibilité pour plusieurs processus d'exécuter simultanément des opérations d'entrée/sortie directe sur des blocs préalloués, en utilisant des verrouillages partagés d'inode au lieu de verrouillages exclusifs.
  • Des travaux ont été réalisés dans f2fs pour améliorer la lisibilité du code. Des problèmes importants liés à l'écriture atomique et au nouveau cache d'extents ont été résolus.
  • Dans le système de fichiers EROFS (Enhanced Read-Only File System), conçu pour être utilisé dans des partitions accessibles en mode lecture seule, il est possible de lier le traitement du déballage du contenu compressé des fichiers au CPU afin de réduire les délais d'accès aux données.
  • Le planificateur d'entrée/sortie BFQ a été mis à jour pour prendre en charge les dispositifs avancés à disques rotatifs, tels que ceux qui utilisent plusieurs têtes de lecture/écriture indépendamment contrôlées (Multi Actuator).
  • La prise en charge de l'encryption des données à l'aide de l'algorithme AES-SHA2 a été ajoutée à l'implémentation du client et de serveurs NFS.
  • Le sous-système FUSE (Filesystems In User Space) a ajouté la prise en charge d'un mécanisme d'extension des requêtes, permettant d'ajouter des informations supplémentaires à la demande. Sur la base de cette fonctionnalité, il est possible d'ajouter des identifiants de groupes à la requête FS, nécessaires pour gérer les droits d'accès lors de la création d'objets dans le FS (create, mkdir, symlink, mknod).
• Virtualisation et sécurité
  • Dans l'hyperviseur KVM pour systèmes x86, la prise en charge des appels hypervisés Hyper-V a été ajoutée, et leur passage vers le gestionnaire fonctionnant dans l'environnement hôte en espace utilisateur a été assuré. Ce changement a permis d'implémenter la prise en charge du lancement imbriqué de l'hyperviseur Hyper-V.
  • Dans KVM, la restriction d'accès pour le système invité aux événements PMU (Performance Monitor Unit) liés à la mesure des performances a été simplifiée.
  • Le mécanisme memfd, permettant d'identifier une zone de mémoire par le descripteur de fichier transmis entre les processus, a été mis à jour pour permettre la création de zones où l'exécution de code est interdite (non-executable memfd) et où il est impossible de futures permissions d'exécution.
  • Une nouvelle opération prctl PR_SET_MDWE a été ajoutée, bloquant les tentatives d'activation des droits d'accès à la mémoire qui autorisent simultanément l'écriture et l'exécution.
  • Une protection contre les attaques de type Spectre a été ajoutée et activée par défaut, mise en œuvre sur la base du mode automatique IBRS (Enhanced Indirect Branch Restricted Speculation) proposé dans les processeurs AMD Zen 4, permettant d'autoriser et d'interdire de manière adaptive l'exécution spéculative des instructions lors du traitement des interruptions, des appels système et des changements de contexte. Cette protection proposée entraîne des frais généraux moindres par rapport à la protection Retpoline.
  • Une vulnérabilité permettant de contourner la protection contre les attaques Spectre v2 lors de l'utilisation de la technologie de multithreading simultané (SMT ou Hyper-Threading) a été corrigée, dû à la désactivation du mécanisme STIBP (Single Thread Indirect Branch Predictors) lors du choix du mode de protection IBRS.
  • Pour les systèmes basés sur l'architecture ARM64, un nouvel objectif de construction « virtconfig » a été ajouté, qui active uniquement le minimum de composants du noyau nécessaires au démarrage dans les systèmes de virtualisation.
  • Pour l'architecture m68k, le support du filtrage des appels système via le mécanisme seccomp a été ajouté.
  • Le support des dispositifs CRB TPM2 (Command Response Buffer), intégrés dans les processeurs AMD Ryzen et basés sur la technologie Microsoft Pluton, a été ajouté.
• Sous-système réseau
  • Une interface netlink a été ajoutée pour configurer le sous-niveau de prévention des collisions PLCA (Physical Layer Collision Avoidance), défini dans la spécification IEEE 802.3cg-2019 et utilisé dans les réseaux Ethernet 802.3cg (10Base-T1S), optimisés pour la connexion d'appareils Internet des objets et de systèmes industriels. L'utilisation de PLCA permet d'améliorer les performances dans les réseaux Ethernet à milieu partagé.
  • La prise en charge de l'API « wireless extensions » pour gérer les interfaces sans fil WiFi 7 (802.11be) a été interrompue car cette API ne couvre pas tous les réglages nécessaires. Lors de l'utilisation de l'API « wireless extensions », qui continue d'être pris en charge comme couche émulée, un avertissement sera désormais affiché pour la plupart des appareils récents.
  • Une documentation détaillée sur l'API netlink (pour les développeurs de noyaux et les développeurs d'applications dans l'espace utilisateur) a été préparée. Un utilitaire ynl-gen-c a été implémenté pour générer du code C à partir des spécifications YAML du protocole Netlink.
  • Le support de l'option IP_LOCAL_PORT_RANGE a été ajouté aux sockets réseau pour simplifier la configuration des connexions sortantes via des traducteurs d'adresses sans utiliser de SNAT. Lors de l'utilisation d'un adresses IP sur plusieurs hôtes, IP_LOCAL_PORT_RANGE permet d'utiliser une plage de ports réseau sortants différente sur chaque hôte, tandis qu'au niveau de la passerelle, les paquets peuvent être redirigés en fonction des numéros de ports.
  • Pour MPTCP (MultiPath TCP), une possibilité de gestion des flux mixtes utilisant les protocoles IPv4 et IPv6 a été mise en œuvre. MPTCP est une extension du protocole TCP qui permet d'établir une connexion TCP avec la livraison de paquets simultanément par plusieurs chemins via différentes interfaces réseau, associées à différentes adresses IP.
  • Pour IPv4, la possibilité d'utiliser l'extension BIG TCP a été mise en œuvre, permettant d'augmenter la taille maximale d'un paquet TCP à 4 Go pour optimiser le fonctionnement des réseaux internes à haut débit des centres de données. Cette augmentation de la taille du paquet avec une taille de champ d'en-tête de 16 bits est réalisée par l'implémentation de « jumbo »-paquets, dont la taille dans l'en-tête IP est fixée à 0, tandis que la taille réelle est transmise dans un champ 32 bits distinct dans un en-tête attaché séparé.
  • Un nouveau paramètre sysctl, default_rps_mask, a été ajouté, permettant de définir la configuration RPS (Receive Packet Steering) par défaut, chargée de répartir le traitement du trafic entrant entre les cœurs du CPU au niveau des gestionnaires d'interruptions.
  • Le support des disciplines de traitement des files d'attente pour la limitation de trafic CBQ (class-based queuing), ATM (circuits virtuels ATM), dsmark (marqueur de service différencié), tcindex (index de contrôle de trafic) et RSVP (protocole de réservation de ressources) a été abandonné. Ces disciplines ont longtemps été laissées à l'abandon et aucune volonté de continuer leur prise en charge n'a été exprimée.
• Matériel
  • Tous les pilotes graphiques basés sur DRI1 ont été supprimés : i810 (anciens graphiques intégrés Intel 8xx), mga (GPU Matrox), r128 (GPU ATI Rage 128, y compris les cartes Rage Fury, XPERT 99 et XPERT 128), savage (GPU S3 Savage), sis (GPU SiS Crusty), tdfx (3dfx Voodoo) et via (VIA IGP), qui ont été déclarés obsolètes en 2016 et ne sont plus supportés dans Mesa depuis 2012.
  • Les pilotes de framebuffer obsolètes (fbdev) omap1, s3c2410, tmiofb et w100fb ont été supprimés.
  • Un pilote DRM pour les unités VPU (Versatile Processing Unit) intégrées au CPU Intel Meteor Lake (14ème génération) a été ajouté, conçu pour accélérer les opérations liées à la vision par ordinateur et à l'apprentissage automatique. Le pilote a été réalisé en utilisant la sous-système « accel », visant à assurer le support des accélérateurs de calcul qui peuvent être fournis sous forme d'ASIC séparés ou de blocs IP dans SoC et GPU.
  • Dans le pilote i915 (Intel), le support des cartes graphiques dédiées Intel Arc (DG2/Alchemist) a été élargi, avec une prise en charge préliminaire du GPU Meteor Lake et le support du GPU Intel Xe HP 4tile.
  • Le pilote amdgpu a ajouté la prise en charge de la technologie AdaptiveSync et la possibilité d'utiliser plusieurs écrans en mode de protection des données affichées (Secure Display). La prise en charge de DCN 3.2 (Display Core Next), SR-IOV RAS, VCN RAS, SMU 13.x et DP 2.1 a été mise à jour.
  • Le pilote msm (GPU Qualcomm Adreno) prend désormais en charge les plates-formes SM8350, SM8450, SM8550, SDM845 et SC8280XP.
  • Le pilote Nouveau a cessé de prendre en charge les anciennes appels ioctl.
  • Le pilote etnaviv a ajouté un support expérimental pour le NPU VerSilicon (VeriSilicon Neural Network Processor).
  • Le pilote pata_parport a été mis en œuvre pour les disques IDE connectés via le port parallèle. Ce pilote ajouté a permis de supprimer l'ancien pilote PARIDE du noyau et de moderniser le sous-système ATA. La limitation du nouveau pilote est l'impossibilité de connecter simultanément une imprimante et un disque via le port parallèle.
  • Le pilote ath12k a été ajouté pour les cartes sans fil basées sur des chipsets Qualcomm avec prise en charge de Wi-Fi 7. Prise en charge des cartes sans fil basées sur des chipsets RealTek RTL8188EU ajoutée.
  • La prise en charge de 46 cartes avec des processeurs basés sur l'architecture ARM64 a été ajoutée, parmi lesquelles le Samsung Galaxy Tab A (2015), le Samsung Galaxy S5, le BananaPi R3, le Debix Model A, l'EmbedFire LubanCat 1/2, le Facebook Greatlakes, l'Orange Pi R1 Plus, le Tesla FSD, ainsi que des dispositifs basés sur SoC Qualcomm MSM8953 (Snapdragon 610), SM8550 (Snapdragon 8 Gen 2), SDM450 et SDM632, la box TV Rockchips RK3128, RV1126 Vision, RK3588, RK3568, RK3566, RK3588 et RK3328, TI K3 (AM642/AM654/AM68/AM69).

Simultanément, la Fondation du logiciel libre d'Amérique latine a formé une version entièrement libre du noyau 6.3 — Linux-libre 6.3-gnu, purgée des éléments de firmware et de pilotes contenant des composants non libres ou des segments de code restreints par le fabricant. Dans la version 6.3, le nettoyage des blobs a été effectué dans les nouveaux pilotes ath12k, aw88395 et peb2466, ainsi que dans les nouveaux fichiers devicetree pour les appareils qcom basés sur l'architecture AArch64. Le code de nettoyage des blobs dans les pilotes et sous-systèmes amdgpu, xhci-rcar, qcom-q6v5-pas, sp8870, av7110, ainsi que les pilotes pour cartes DVB avec décodeurs logiciels et dans les fichiers BPF précompilés a été mis à jour. Le nettoyage des pilotes mga, r128, tm6000, cpia2 et r8188eu a été arrêté car ils ont été supprimés du noyau. L'élimination des blobs dans le pilote i915 a été améliorée.

Source : opennet.ru