מהדורת ליבת לינוקס 5.14

לאחר חודשיים של פיתוח, Linus Torvalds הציג את המהדורה של ליבת לינוקס 5.14. בין השינויים הבולטים ביותר: קריאות חדשות למערכת quotactl_fd() ו- memfd_secret(), הסרת מנהלי התקנים של ide ו-raw, בקר עדיפות I/O חדש עבור cgroup, מצב תזמון משימות SCHED_CORE, תשתית ליצירת מעמיסי תוכניות BPF מאומתים.

הגרסה החדשה כוללת 15883 תיקונים מ-2002 מפתחים, גודל התיקון הוא 69 MB (השינויים השפיעו על 12580 קבצים, נוספו 861501 שורות קוד, 321654 שורות נמחקו). כ-47% מכל השינויים שהוצגו ב-5.14 קשורים למנהלי התקנים, כ-14% מהשינויים קשורים לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 13% קשורים לערימת הרשת, 3% קשורים למערכות קבצים ו-3% קשורים לתתי מערכות ליבה פנימיות.

חידושים עיקריים:

• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • בקר חדש לתעדוף קלט/פלט יושם עבור cgroups, rq-qos, שיכול לשלוט בעדיפות העיבוד של בקשות לחסימת התקנים שנוצרו על ידי חברים בכל cgroup. תמיכת בקר עדיפות חדשה נוספה ל-mq-deadline I/O מתזמן.
  • מערכת הקבצים ext4 מיישמת פקודת ioctl חדשה, EXT4_IOC_CHECKPOINT, אשר מאלצת את כל העסקאות הממתינות מהיומן והמאגרים המשויכים להם להיסחף לדיסק, וגם מחליפה את האזור המשמש את היומן באחסון. השינוי הוכן כחלק מיוזמה למניעת דליפות מידע ממערכות קבצים.
  • בוצעו אופטימיזציות של ביצועים ל-Btrfs: על ידי ביטול רישום מיותר של תכונות מורחבות במהלך ביצוע fsync, הביצועים של פעולות אינטנסיביות עם תכונות מורחבות גדלו בעד 17%. בנוסף, בעת ביצוע פעולות חיתוך שאינן משפיעות על היקפים, הסנכרון המלא מושבת, מה שהפחית את זמן הפעולה ב-12%. נוספה הגדרה ל-sysfs כדי להגביל את רוחב הפס של I/O בעת בדיקת ה-FS. נוספו שיחות ioctl כדי לבטל שינוי גודל ומחיקת פעולות המכשיר.
  • ב-XFS, היישום של מטמון המאגר עוצב מחדש, אשר הועבר להקצאת דפי זיכרון במצב אצווה. יעילות מטמון משופרת.
  • F2FS מוסיף אפשרות לפעול במצב קריאה בלבד ומיישמת מצב מטמון בלוק דחוס (compress_cache) לשיפור ביצועי קריאה אקראית. הוטמעה תמיכה לדחיסת קבצים שמופו לזיכרון באמצעות פעולת mmap() . כדי להשבית באופן סלקטיבי את דחיסת הקבצים על סמך מסיכה, הוצעה אפשרות הרכבה חדשה nocompress.
  • נעשתה עבודה במנהל ההתקן של exFAT כדי לשפר את התאימות לאחסון מצלמות דיגיטליות מסוימות.
  • נוספה קריאת המערכת quotactl_fd() המאפשרת לך לנהל מכסות לא דרך קובץ מכשיר מיוחד, אלא על ידי ציון מתאר קובץ המשויך למערכת הקבצים שעבורה חלה המכסה.
  • מנהלי ההתקן הישנים עבור התקני בלוק עם ממשק IDE הוסרו מהקרנל; הם הוחלפו זה מכבר על ידי תת-המערכת libata.
  • מנהל ההתקן "הגולמי" הוסר מהקרנל, מה שמספק גישה לא מבוקרת לחסימת התקנים דרך ממשק /dev/raw. פונקציונליות זו מיושמת זה מכבר ביישומים המשתמשים בדגל O_DIRECT.
• שירותי זיכרון ומערכת
  • מתזמן המשימות מיישם מצב תזמון חדש, SCHED_CORE, המאפשר לך לשלוט אילו תהליכים ניתן לבצע יחד על אותה ליבת מעבד. לכל תהליך ניתן להקצות מזהה קובץ Cookie המגדיר את היקף האמון בין תהליכים (לדוגמה, שייך לאותו משתמש או מיכל). בעת ארגון ביצוע קוד, המתזמן יכול להבטיח שליבת CPU אחת תהיה משותפת רק בין תהליכים המשויכים לאותו בעלים, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לחסום כמה מתקפות Spectre על ידי מניעת הפעלת משימות מהימנות ולא מהימנות באותו שרשור SMT (Hyper Threading) .
  • עבור cgroup, הוטמעה תמיכה בפעולת kill, המאפשרת לך להרוג את כל התהליכים הקשורים לקבוצה בבת אחת (שלח SIGKILL) על ידי כתיבת "1" לקובץ הווירטואלי cgroup.kill.
  • יכולות מורחבות הקשורות לתגובה לזיהוי של מנעולים מפוצלים ("מנעולים מפוצלים") המתרחשים בעת גישה לנתונים לא מיושרים בזיכרון בשל העובדה שבעת ביצוע הוראה אטומית, הנתונים חוצים שני קווי מטמון של CPU. חסימה כזו מביאה לירידה משמעותית בביצועים, ולכן בעבר ניתן היה לסיים בכוח את האפליקציה שגרמה לחסימה. המהדורה החדשה מוסיפה פרמטר שורת פקודה ליבה "split_lock_detect=ratelimit:N", המאפשר לך להגדיר מגבלה כלל מערכתית על קצב פעולות הנעילה בשנייה, שלאחר חריגה ממנה כל תהליך שהפך למקור לנעילה מפוצלת ייאלץ לעצור למשך 20 אלפיות השנייה במקום להפסיק.
  • בקר רוחב הפס של cgroup CFS (בקר רוחב פס CFS), שקובע כמה זמן מעבד ניתן להקצות לכל cgroup, מיישם את היכולת להגדיר מגבלות זמן מוגבלות, מה שמאפשר ויסות טוב יותר של עומסי עבודה רגישים לזמן השהייה. לדוגמה, הגדרת cpu.cfs_quota_us ל-50000 ו-cpu.cfs_period_us ל-100000 תאפשר לקבוצת תהליכים לבזבז 100ms של זמן CPU כל 50ms.
  • נוספה תשתית ראשונית ליצירת מעמיסי תוכניות BPF, שתאפשר עוד יותר טעינה של תוכניות BPF בלבד החתומות במפתח דיגיטלי מהימן.
  • נוספה פעולת futex חדשה FUTEX_LOCK_PI2, המשתמשת בטיימר מונוטוני כדי לחשב פסק זמן שלוקח בחשבון את הזמן שהמערכת משקיעה במצב שינה.
  • עבור ארכיטקטורת RISC-V, מיושמות תמיכה בדפי זיכרון גדולים (Transparent Huge-Pages) ויכולת להשתמש במנגנון KFENCE לאיתור שגיאות בעת עבודה עם זיכרון.
  • קריאת המערכת madvise(), המספקת אמצעי לייעל את ניהול הזיכרון של תהליך, הוסיפה את הדגלים MADV_POPULATE_READ ו-MADV_POPULATE_WRITE כדי ליצור "תקלת עמוד" בכל דפי הזיכרון הממופים לפעולות קריאה או כתיבה, מבלי לבצע קריאה או כתיבה בפועל. (ברירת מחדל). השימוש בדגלים יכול להיות שימושי לצמצום עיכובים בביצוע התוכנית, עקב ביצוע יזום של המטפל "תקלות עמוד" עבור כל העמודים הלא מוקצים בבת אחת, מבלי להמתין לגישה אליהם בפועל.
  • מערכת בדיקת יחידות kunit הוסיפה תמיכה להפעלת בדיקות בסביבת QEMU.
  • עוקבים חדשים נוספו: "osnoise" למעקב אחר עיכובים באפליקציה שנגרמו מטיפול בפסיקות, ו-"timerlat" להצגת מידע מפורט על עיכובים בעת התעוררות מאותת טיימר.
• וירטואליזציה ואבטחה
  • קריאת המערכת memfd_secret() נוספה כדי ליצור אזור זיכרון פרטי במרחב כתובות מבודד, גלוי רק לתהליך הבעלים, לא משתקף לתהליכים אחרים, ולא נגיש ישירות לקרנל.
  • במערכת סינון השיחות של מערכת seccomp, בעת העברת מטפלי חסימה למרחב המשתמש, ניתן להשתמש בפעולה אטומית אחת כדי ליצור מתאר קובץ עבור משימה מבודדת ולהחזיר אותו בעת עיבוד קריאת מערכת. הפעולה המוצעת פותרת את הבעיה של הפרעה למטפל במרחב המשתמש כאשר מגיע אות.
  • נוסף מנגנון חדש לניהול מגבלות משאבים במרחב השמות של משתמש מזהה, הקושר מונים בודדים של rlimit למשתמש ב"מרחב שמות המשתמש". השינוי פותר את הבעיה בשימוש במונהי משאבים נפוצים כאשר משתמש אחד מריץ תהליכים בקונטיינרים שונים.
  • היפרוויזר KVM למערכות ARM64 הוסיף את היכולת להשתמש בתוסף MTE (MemTag, Memory Tagging Extension) במערכות אורחות, המאפשר לקשור תגים לכל פעולת הקצאת זיכרון ולארגן בדיקת שימוש נכון במצביעים כדי לחסום את הניצול של נקודות תורפה הנגרמות מגישה לקוביות זיכרון שכבר שוחררו, הצפת מאגר, גישה לפני אתחול ושימוש מחוץ להקשר הנוכחי.
  • כעת ניתן להגדיר בנפרד את מתקני אימות המצביע של פלטפורמת ARM64 עבור ליבה ומרחב משתמש. הטכנולוגיה מאפשרת לך להשתמש בהוראות מיוחדות של ARM64 כדי לאמת כתובות חזרה באמצעות חתימות דיגיטליות המאוחסנות בסיביות העליונות שאינן בשימוש של המצביע עצמו.
  • Linux במצב משתמש הוסיפה תמיכה בשימוש בדרייברים עבור התקני PCI עם אפיק PCI וירטואלי, המיושמת על ידי מנהל ההתקן PCI-over-virtio.
  • עבור מערכות x86, הוספה תמיכה במכשיר ה-virtio-iommu paravirtualized, המאפשרת שליחת בקשות IOMMU כגון ATTACH, DETACH, MAP ו-UNMAP דרך ה-virtio transport מבלי לחקות טבלאות דפי זיכרון.
  • עבור מעבדי אינטל, ממשפחת Skylake ועד Coffee Lake, השימוש ב-Intel TSX (Transactional Synchronization Extensions), המספקים כלים לשיפור הביצועים של יישומים מרובים על ידי ביטול דינמי של פעולות סנכרון מיותרות, מושבת כברירת מחדל. הרחבות מושבתות עקב האפשרות של התקפות Zombieload המתפעלות דליפת מידע דרך ערוצי צד שלישי המתרחשת במהלך פעולת מנגנון ה-TAA (TSX Asynchronous Abort).
• תת מערכת רשת
  • שילוב בליבת MPTCP (MultiPath TCP), הרחבה של פרוטוקול TCP לארגון פעולת חיבור TCP עם משלוח מנות בו זמנית לאורך מספר מסלולים דרך ממשקי רשת שונים המשויכים לכתובות IP שונות. המהדורה החדשה מוסיפה מנגנון להגדרת מדיניות גיבוב תעבורה משלך עבור IPv4 ו-IPv6 (מדיניות גיבוב רב-נתיבים), ומאפשרת לקבוע ממרחב המשתמש באילו שדות בחבילות, כולל אלו המובלעות, ישמשו בעת חישוב ה-hash שקובע את בחירת נתיב עבור החבילה.
  • תמיכה בשקעי SOCK_SEQPACKET (העברת נתונים מסודרת ואמינה) נוספה לתעבורה הוירטואלית של virtio.
  • הורחבו היכולות של מנגנון השקע SO_REUSEPORT, המאפשר למספר שקעי האזנה להתחבר ליציאה אחת בבת אחת כדי לקבל חיבורים עם הפצת הבקשות הנכנסות בו-זמנית על פני כל השקעים המחוברים באמצעות SO_REUSEPORT, מה שמפשט את היצירה של יישומי שרת מרובי הליכי . הגרסה החדשה מוסיפה כלים להעברת שליטה לשקע אחר במקרה של כשל בעת עיבוד בקשה על ידי השקע שנבחר בתחילה (פותרת את הבעיה עם אובדן חיבורים בודדים בעת הפעלה מחדש של שירותים).
• Оборудование
  • מנהל ההתקן amdgpu מספק תמיכה לסדרת ה-GPUs החדשה של AMD Radeon RX 6000, עם שם הקוד "Beige Goby" (Navi 24) ו-"Yellow Carp", כמו גם תמיכה משופרת ב-Aldebaran GPU (gfx90a) וב-Van Gogh APU. נוספה את היכולת לעבוד בו זמנית עם מספר לוחות eDP. עבור APU Renoir, הוטמעה תמיכה בעבודה עם מאגרים מוצפנים בזיכרון וידאו (TMZ, Trusted Memory Zone). נוספה תמיכה עבור כרטיסים גרפיים לניתוק חם. עבור Radeon RX 6000 (Navi 2x) GPUs ו-AMD GPUs ישנים יותר, תמיכת ASPM (Active State Power Management) מופעלת כברירת מחדל, אשר הייתה מופעלת בעבר רק עבור Navi 1x, Vega ו-Polaris GPUs.
  • עבור שבבי AMD, נוספה תמיכה בזיכרון וירטואלי משותף (SVM, זיכרון וירטואלי משותף) על בסיס תת-המערכת HMM (ניהול זיכרון הטרוגני), המאפשרת שימוש במכשירים עם יחידות ניהול זיכרון משלהם (MMU, יחידת ניהול זיכרון). שיכול לגשת לזיכרון הראשי. בפרט, באמצעות HMM, אתה יכול לארגן מרחב כתובות משותף בין ה-GPU וה-CPU, שבו ה-GPU יכול לגשת לזיכרון הראשי של התהליך.
  • נוספה תמיכה ראשונית בטכנולוגיית AMD Smart Shift, המשנה באופן דינמי את הגדרות כוח המעבד וה-GPU במחשבים ניידים עם ערכת שבבים וכרטיס גרפי של AMD כדי להגביר את הביצועים עבור משחקים, עריכת וידאו ועיבוד תלת מימד.
  • מנהל ההתקן i915 עבור כרטיסי מסך של אינטל כולל תמיכה בשבבי Intel Alderlake P.
  • נוסף מנהל התקן drm/hyperv עבור מתאם גרפי וירטואלי Hyper-V.
  • נוספה תמיכה למחשב Raspberry Pi 400 All-in-One.
  • נוסף מנהל התקן dell-wmi-privacy לתמיכה במצלמת החומרה ומתגי המיקרופון הכלולים במחשבים ניידים של Dell.
  • עבור מחשבים ניידים של Lenovo, התווסף ממשק WMI לשינוי הגדרות BIOS באמצעות sysfs /sys/class/firmware-attributes/.
  • תמיכה מורחבת במכשירים עם ממשק USB4.
  • נוספה תמיכה בכרטיסי הקול והקודקים של חברת Qualcomm Quinary MI1, Intel AlderLake-M, NXP i.MX8, NXP TFA1, TDF9897, Rockchip RK817, Qualcomm Quinary MI2 ו- Texas Instruments TAS2505. תמיכת שמע משופרת במחשבים ניידים של HP ו-ASUS. נוספו תיקונים כדי להפחית עיכובים לפני שהשמע מתחיל להתנגן בהתקני USB.

מקור: OpenNet.ru