מהדורת ליבת לינוקס 5.1

לאחר חודשיים של פיתוח, לינוס טורוואלדס הגישו שחרור ליבה לינוקס 5.1. בין השינויים הבולטים: ממשק חדש ל-I/O io_uring אסינכרוני, אפשרות להשתמש ב-NVDIMM כ-RAM, תמיכה בזיכרון וירטואלי משותף בנובו, תמיכה בניטור מדרגיות של מערכות קבצים גדולות מאוד באמצעות fanotify, יכולת להגדיר דחיסת Zstd רמות ב-Btrfs, מטפל TEO חדש של cpuidle, הטמעת קריאות מערכת לפתרון בעיית 2038, היכולת לאתחל מהתקני מיפוי התקן ללא initramfs, מודול SafeSetID LSM, תמיכה בתיקונים חיים משולבים.

העיקרי חידושים:

• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • הטמיע ממשק חדש עבור I/O אסינכרוני - io_uring, אשר בולט בתמיכתו בסקר I/O וביכולת לעבוד עם או בלי חציצה. הבה נזכיר שמנגנון ה-I/O האסינכרוני שהוצע בעבר "aio" לא תמך ב-I/O מאגר, יכול לפעול רק במצב O_DIRECT (ללא חציצה ולעקוף את המטמון), היה לו בעיות עם נעילה עקב המתנה לזמינות מטא נתונים, וכן הציג עלויות תקורה גדולות עקב העתקת נתונים בזיכרון.

    בתוך ה-API
    מפתחי io_uring ניסו לבטל את החסרונות של ממשק ה-aio הישן. על ידי ביצועים io_uring קרוב מאוד ל SPDK והוא מקדים באופן משמעותי את libaio כאשר עובדים עם סקרים מופעלים. הוכנה ספרייה לשימוש ב-io_uring ביישומי קצה הפועלים במרחב המשתמש משחרר, המספק מסגרת ברמה גבוהה על ממשק הליבה;

  • במנגנון מעקב אחר אירועים ב-FS fanotify() הוסיף תמיכה במעקב אחר מצבי סופרבלוק ושינוי מבנה מלוכלך (אירועים של יצירה, מחיקה והעברה של ספריות). התכונות המוצגות עוזרות לפתור את בעיות המדרגיות המתעוררות בעת יצירת מעקב שינויים רקורסיביים במערכות קבצים גדולות מאוד באמצעות מנגנון inotify (בעבר ניתן היה לעקוב אחר שינויים מטומטמים רק באמצעות inotify, אך
    ביצועים בתנאים של מעקב רקורסיבי של ספריות מקוננות גדולות השאירו הרבה מה לרצוי). כעת ניתן לבצע ניטור כזה ביעילות באמצעות fanotify;

  • במערכת הקבצים Btrfs הוסיף היכולת להתאים אישית את רמת הדחיסה עבור אלגוריתם zstd, מה שיכול להיחשב כפשרה אופטימלית בין ה-lz4 המהיר אך הלא יעיל לבין הדחיסה האיטית אך הטובה xz. באנלוגיה לאופן שבו ניתן היה בעבר להגדיר את רמת הדחיסה בעת שימוש ב-zlib, נוספה תמיכה באפשרות ההרכבה "-o compress=zstd:level" עבור zstd. במהלך הבדיקה, הרמה הראשונה המינימלית סיפקה דחיסת נתונים פי 2.658 עם מהירות דחיסה של 438.47 MB/s, מהירות ביטול דחיסה של 910.51 MB/s וצריכת זיכרון של 780 MB, והרמה המקסימלית 15 סיפקה פי 3.126, אך עם דחיסה מהירות של 37.30 MB/s. פריקת 878.84 MB/s וצריכת זיכרון 2547 MB;
  • נוסף היכולת לאתחל ממערכת קבצים הממוקמת במכשיר מיפוי המכשיר, מבלי להשתמש ב-initramfs. החל במהדורת הליבה הנוכחית, ניתן להשתמש ישירות בהתקני מיפוי התקן במהלך תהליך האתחול, למשל, כמחיצה עם מערכת קבצי השורש. המחיצה מוגדרת באמצעות פרמטר האתחול "dm-mod.create". מודולי מיפוי התקנים המותרים לטעינה כוללים: "קריפטה", "עיכוב", "ליניארי", "מקור תמונת מצב" ו"אמת";
  • הדגל F2FS_NOCOW_FL התווסף למערכת הקבצים F2FS בכיוון של כונני Flash, מה שמאפשר לך לבטל את מצב העתקה בכתיבה עבור קובץ נתון;
  • מערכת הקבצים הוסרה מהקרנל אקסופים, שהוא גרסה של ext2, המותאמת לעבודה עם אחסון אובייקטים ב-OSD (Object-based Storage Device). הוסרה גם התמיכה בפרוטוקול SCSI עבור התקני אחסון אובייקטים כאלה;
• וירטואליזציה ואבטחה
  • נוספה אפשרות PR_SPEC_DISABLE_NOEXEC ל-prctl() כדי לשלוט בביצוע ספקולטיבי של הוראות עבור התהליך שנבחר. אפשרות חדשה מאפשרת לך לבטל באופן סלקטיבי ביצוע ספקולטיבי עבור תהליכים שעלולים להיות מותקפים על ידי מתקפת Spectre. הנעילה נמשכת עד הקריאה הראשונה אל exec();
  • מודול LSM מיושם SafeSetID, המאפשר לשירותי מערכת לנהל משתמשים בצורה מאובטחת ללא הסלמה של הרשאות (CAP_SETUID) וללא השגת הרשאות שורש. הרשאות מוקצות על ידי הגדרת כללים ב-securityfs המבוססים על רשימה לבנה של כריכות חוקיות (בצורה "UID1:UID2");
  • נוספו שינויים ברמה נמוכה הנדרשים לטעינה מבוססת מחסנית של מודולי אבטחה (LSMs). הציג את אפשרות האתחול של ליבת "lsm" כדי לשלוט באילו מודולים נטענים ובאיזה סדר;
  • תמיכה במרחבי שמות קבצים נוספה לתת-מערכת הביקורת;
  • מוּרחָב היכולות של תוסף GCC structleak, המאפשר לך לחסום דליפות פוטנציאליות של תוכן זיכרון. מסופק אתחול של כל המשתנים המשמשים בקוד באמצעות גישה להפניה בערימה;
• תת מערכת רשת
  • עבור שקעים מוטמע אפשרות חדשה "SO_BINDTOIFINDEX" דומה ל
    "SO_BINDTODEVICE", אך לוקח כארגומנט את מספר האינדקס של ממשק הרשת במקום את שם הממשק;

  • מחסנית mac80211 הוסיפה את היכולת להקצות מספר BSSIDs (כתובות MAC) למכשיר אחד. כחלק מפרויקט לאופטימיזציה של ביצועי WiFi, ערימת ה-mac80211 הוסיפה חשבונאות זמן אוויר ויכולת לחלק זמן אוויר בין מספר תחנות (בהפעלה במצב נקודת גישה, הקצאת פחות זמן שידור לתחנות אלחוטיות איטיות, במקום לחלק את הזמן באופן שווה בין כל התחנות תחנות);
  • מנגנון נוסף"בריאות devlink", המספק התראות כאשר מתרחשות בעיות בממשק הרשת;
• שירותי זיכרון ומערכת
  • מוטמע מסירת אות מאובטחת המאפשרת שימוש חוזר ב-PID. לדוגמה, כאשר קוראים להרוג בעבר, יכול להיווצר מצב שבו, מיד לאחר שליחת האות, ה-PID של המטרה יכול להשתחרר עקב סיום תהליך ותפוס על ידי תהליך אחר, והאות יועבר בסופו של דבר לתהליך אחר. כדי לבטל מצבים כאלה, נוספה קריאת מערכת חדשה pidfd_send_signal, המשתמשת בתיאורי קבצים מ-/proc/pid כדי להבטיח קשירת תהליך יציבה. גם אם נעשה שימוש חוזר ב-PID במהלך עיבוד שיחות המערכת, מתאר הקובץ לא ישתנה וניתן להשתמש בו בבטחה כדי לשלוח אות לתהליך;
  • נוסף היכולת להשתמש בהתקני זיכרון קבועים (זיכרון קבוע, למשל NVDIMMs) כ-RAM. עד כה, הליבה תמכה בהתקנים כגון התקני אחסון, אך כעת הם יכולים לשמש גם כ-RAM נוסף. התכונה מיושמת כמענה לרצונותיהם של משתמשים שמוכנים להשלים עם פיגור ביצועים ורוצים להשתמש ב-API המקורי לניהול זיכרון ליבת לינוקס במקום להשתמש במערכות קיימות להקצאת זיכרון מרחב משתמש הפועלות על גבי mmap עבור קובץ הדאקס. ;
  • נוסף מטפל סרק חדש של מעבד (cpuidle, מחליט מתי ניתן להכניס את ה-CPU למצבי חיסכון עמוקים בחשמל; ככל שהמצב עמוק יותר, כך החיסכון גדול יותר, אך גם לוקח יותר זמן לצאת מהמצב) - TEO (Timer Events Oriented Governor ). עד עכשיו, הוצעו שני מטפלי cpuidle - "תפריט" ו"סולם", שונים בהיוריסטיקה. למטפל "תפריט" יש בעיות בקבלת החלטות היוריסטיות, כדי לבטל אותן הוחלט להכין מטפל חדש. TEO ממוקם כחלופה למטפל ב"תפריט", המאפשר ביצועים גבוהים יותר תוך שמירה על אותה רמת צריכת חשמל.
    אתה יכול להפעיל את המטפל החדש באמצעות פרמטר האתחול "cpuidle.governor=teo";

  • כחלק מהעבודה לחיסול בעיות של 2038, הנגרמת על ידי גלישה מסוג 32 סיביות time_t, כוללת קריאות מערכת המציעות מוני זמן של 32 סיביות עבור ארכיטקטורות 64 סיביות. כתוצאה מכך, כעת ניתן להשתמש במבנה time_t של 64 סיביות בכל הארכיטקטורות. שינויים דומים יושמו גם בתת-מערכת הרשת עבור אפשרויות חותם שקעי רשת;
  • לתוך מערכת התיקון החם עבור הליבה (תיקון חי) הוסיף תכונת "החלפה אטומית" להחלה אטומית של סדרה של שינויים על פונקציה אחת. תכונה זו מאפשרת לך להפיץ תיקוני סיכום המכסים מספר שינויים בו-זמנית, במקום תהליך של יישום שלב אחר שלב של תיקונים חיים בסדר מוגדר בהחלט, שדי קשה לתחזק אותו. בעוד שקודם לכן כל שינוי עוקב היה צריך להתבסס על מצב הפונקציה לאחר השינוי האחרון, כעת ניתן להפיץ מספר שינויים הקשורים למצב התחלתי אחד בו-זמנית (כלומר, מתחזקים יכולים לשמור תיקון מאוחד אחד ביחס לגרעין הבסיס במקום זאת. של שרשרת של טלאים התלויים זה בזה);
  • הוכרז תמיכה שהוצאה משימוש בפורמט קובץ ההפעלה a.out ו
    נמחק קוד להפקת קבצי ליבה בפורמט a.out, שנמצא במצב נטוש. פורמט a.out לא היה בשימוש במערכות לינוקס במשך זמן רב, והיצירה של קבצי a.out לא נתמכה מזמן על ידי כלים מודרניים בתצורות ברירת מחדל של לינוקס. בנוסף, ניתן ליישם את הטוען עבור קבצי a.out כולו בחלל המשתמש;

  • היכולת לזהות ולהסיר קוד שאינו בשימוש נוספה למנגנון האימות של תוכנית BPF. הקרנל כולל גם טלאים עם תמיכה ב-Spinlock עבור תת-המערכת BPF, המספקים יכולות נוספות לניהול ביצוע מקביל של תוכניות BPF;
• Оборудование
  • בנהג נובו הוסיף תמיכה בניהול זיכרון הטרוגני, המאפשרת למעבד ול-GPU לגשת לאזורי זיכרון מסונכרנים נפוצים. מערכת הזיכרון הווירטואלי המשותף (SVM, Shared Virtual Memory) מיושמת על בסיס תת-המערכת HMM (Heterogeneous Memory Management), המאפשרת שימוש במכשירים עם יחידות ניהול זיכרון משלהם (MMU, Memory Management Unit), היכולות לגשת זיכרון ראשי. בפרט, באמצעות HMM, אתה יכול לארגן מרחב כתובות משותף בין ה-GPU וה-CPU, שבו ה-GPU יכול לגשת לזיכרון הראשי של התהליך. תמיכת SVM מופעלת כרגע רק עבור GPUs של משפחת Pascal, אם כי תמיכה מסופקת גם עבור Volta ו- Turing GPUs. יתר על כן, בנובו הוסיף ioctl חדש לשלוט במעבר של אזורי זיכרון תהליך לזיכרון GPU;
  • במנהל ההתקן של Intel DRM עבור GPU Skylake ואילך (gen9+) כלול כברירת מחדל, מצב מהיר אתחול מבטל שינויים מיותרים במצב במהלך האתחול. נוסף новые מזהי מכשירים המבוססים על מיקרו-ארכיטקטורות Coffelake ו-Ice Lake. עבור צ'יפס קופלייק הוסיף תמיכת GVT (וירטואליזציה של GPU). עבור GPUs וירטואליים מוטמע תמיכה ב-VFIO EDID. עבור לוחות LCD MIPI/DSI הוסיף תמיכה ברכיבי ACPI/PMIC. מוטמע מצבי טלוויזיה חדשים 1080p30/50/60 טלוויזיה;
  • נוספה תמיכה עבור Vega10/20 BACO GPU למנהל ההתקן של amdgpu. הטמעת ניהול צריכת חשמל Vega 10/20 וטבלאות בקרת קירור Vega 10. נוספו מזהי מכשירי PCI חדשים עבור מעבדי Picasso GPU. נוסף ממשק לניהול תלות ניתנות לתזמון כדי למנוע מבוי סתום;
  • נוסף דרייבר DRM/KMS עבור מאיצי מסך ARM קומדה (מאלי D71);
  • נוספה תמיכה עבור לוחות המסך Toppoly TPG110, Sitronix ST7701, PDA 91-00156-A0, LeMaker BL035-RGB-002 3.5 ו- Kingdisplay kd097d04;
  • נוספה תמיכה ב-Rockchip RK3328, Cirrus Logic CS4341 ו-CS35L36, MediaTek MT6358, Qualcomm WCD9335 ו- Ingenic JZ4725B codec אודיו, כמו גם פלטפורמת אודיו Mediatek MT8183;
  • נוספה תמיכה בבקרי NAND Flash STMicroelectronics FMC2, Amlogic Meson;
  • נוספה תמיכת מאיץ עבור מערכות חומרה של Habana AI;
  • נוספה תמיכה בבקרי NXP ENETC gigabit Ethernet וממשקים אלחוטיים של MediaTek MT7603E (PCIe) ו-MT76x8.

במקביל, קרן התוכנה החופשית של אמריקה הלטינית נוצר
אפשרות ליבה חינמית לחלוטין 5.1 - Linux-libere 5.1-gnu, מנוקה מרכיבי קושחה ומנהלי התקנים המכילים רכיבים או קטעי קוד שאינם חופשיים, שהיקפם מוגבל על ידי היצרן. במהדורה החדשה, טעינת כתמים מושבתת במנהלי התקנים של mt7603 ו-goya. קוד ניקוי כתמים מעודכן במנהלי התקנים ותתי-מערכות wilc1000, iwlwifi, soc-acpi-intel, brcmfmac, mwifiex, btmrvl, btmtk ו-touchscreen_dmi. ניקוי כתמים במטען הקושחה lantiq xrx200 הופסק עקב הסרתו מהקרנל.

מקור: OpenNet.ru