מהדורת ליבת לינוקס 5.19

לאחר חודשיים של פיתוח, Linus Torvalds הציג את המהדורה של ליבת לינוקס 5.19. בין השינויים הבולטים: תמיכה בארכיטקטורת מעבד LoongArch, שילוב תיקוני "BIG TCP", מצב לפי דרישה ב-fscache, הסרת קוד לתמיכה בפורמט a.out, יכולת להשתמש ב-ZSTD לדחיסת קושחה, ממשק עבור ניהול פינוי זיכרון ממרחב משתמש, הגברת האמינות והביצועים של מחולל המספרים הפסאודו-אקראיים, תמיכה ב-Intel IFS (סריקה בתוך שדה), AMD SEV-SNP (Secure Nested Paging), Intel TDX (הרחבות דומיין מהימנות) ו-ARM הרחבות SME (Scalable Matrix Extension).

בהכרזה, אמר לינוס שככל הנראה מהדורת הליבה הבאה תהיה ממוספרת 6.0, מאחר שענף 5.x צבר מספיק מהדורות כדי לשנות את המספר הראשון במספר הגרסה. שינוי המספור מתבצע מטעמים אסתטיים ומהווה צעד פורמלי המקל על אי נוחות עקב הצטברות של מספר רב של בעיות בסדרה.

לינוס גם הזכיר שהוא השתמש במחשב נייד של אפל המבוסס על ארכיטקטורת ARM64 (Apple Silicon) עם סביבת לינוקס המבוססת על הפצת Asahi Linux כדי ליצור את המהדורה. זו לא תחנת העבודה העיקרית של לינוס, אבל הוא השתמש בפלטפורמה כדי לבדוק את התאמתה לעבודת ליבה וכדי להבטיח שיוכל להפיק מהדורות ליבה תוך כדי נסיעה עם מחשב נייד קל משקל בהישג יד. בעבר, לפני שנים רבות, לינוס היה ניסיון בשימוש בציוד של אפל לצורך פיתוח - פעם הוא השתמש במחשב המבוסס על מעבד ppc970 ובמחשב נייד של Macbook Air.

הגרסה החדשה כוללת 16401 תיקונים מ-2190 מפתחים (במהדורה האחרונה היו 16206 תיקונים מ-2127 מפתחים), גודל התיקון הוא 90 מגה-בייט (השינויים השפיעו על 13847 קבצים, נוספו 1149456 שורות קוד, נמחקו 349177). כ-39% מכל השינויים שהוצגו ב-5.19 קשורים למנהלי התקנים, כ-21% מהשינויים קשורים לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 11% קשורים לערימת הרשת, 4% קשורים למערכות קבצים ו-3% קשורים לתתי מערכות ליבה פנימיות.

חידושים מרכזיים בקרנל 5.19:

• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • מערכת הקבצים EROFS (Enhanced Read-Only File System), המיועדת לשימוש במחיצות לקריאה בלבד, הומרה לשימוש בתת המערכת fscache, המספקת אחסון נתונים במטמון. השינוי שיפר משמעותית את ביצועי המערכות בהן מושקים מספר רב של קונטיינרים מתמונה מבוססת EROFS.
  • מצב קריאה לפי דרישה נוסף למערכת המשנה fscache, המשמשת לאופטימיזציה של EROFS. המצב החדש מאפשר לך לארגן קריאה במטמון מתמונות FS הממוקמות במערכת המקומית. בניגוד למצב הפעולה הזמין בתחילה, המתמקד בשמירת מטמון במערכת הקבצים המקומית של נתונים המועברים באמצעות מערכות קבצים ברשת, מצב "על פי דרישה" מאציל את הפונקציות של אחזור נתונים וכתיבתם למטמון לקובץ נפרד. תהליך רקע הפועל בחלל המשתמש.
  • XFS מספק את היכולת לאחסן מיליארדי תכונות מורחבות ב-i-node. המספר המרבי של היקפים עבור קובץ אחד הוגדל מ-4 מיליארד ל-247. יושם מצב לעדכון אטומי של מספר תכונות קובץ מורחבות בו-זמנית.
  • מערכת הקבצים Btrfs עשתה אופטימיזציה של עבודה עם מנעולים, מה שאיפשר עלייה של כ-7% בביצועים בעת כתיבה ישירה במצב nowait. ביצועי הפעולות במצב NOCOW (ללא העתקה-על-כתיבה) גדלים בכ-3%. העומס על מטמון הדף בעת הפעלת הפקודה "שלח" הצטמצם. הגודל המינימלי של דפי המשנה הצטמצם מ-64K ל-4K (ניתן להשתמש בדפי משנה קטנים מדפי ליבה). נעשה מעבר משימוש בעץ רדיקס לאלגוריתם XArrays.
  • מצב נוסף לשרת NFS כדי להרחיב את השמירה על מצב הנעילה שנקבע על ידי לקוח שהפסיק להגיב לבקשות. המצב החדש מאפשר לך לדחות את ניקוי המנעול עד יום, אלא אם לקוח אחר יבקש מנעול מתחרה. במצב רגיל, החסימה נמחקת 90 שניות לאחר שהלקוח מפסיק להגיב.
  • תת-המערכת למעקב אחר אירועים ב-fanotify FS מיישמת את הדגל FAN_MARK_EVICTABLE, שבאמצעותו ניתן לבטל הצמדת i-nodes של יעדים במטמון, למשל, כדי להתעלם מענפי משנה מבלי להצמיד את חלקיהם למטמון.
  • מנהל ההתקן של מערכת הקבצים FAT32 הוסיף תמיכה לקבלת מידע על זמן יצירת הקובץ באמצעות קריאת מערכת statx עם הטמעת גרסה יעילה ופונקציונלית יותר של stat(), המחזירה מידע מורחב על הקובץ.
  • בוצעו אופטימיזציות משמעותיות למנהל ההתקן של exFAT כדי לאפשר ניקוי בו-זמני של קבוצת סקטורים כאשר מצב ה'dirsync' פעיל, במקום ניקוי סקטור אחר מגזר. על ידי הפחתת מספר בקשות החסימה לאחר אופטימיזציה, הביצועים של יצירת מספר רב של ספריות בכרטיס ה-SD עלו ביותר מ-73-85%, בהתאם לגודל האשכול.
  • הקרנל כולל את העדכון המתקן הראשון למנהל ההתקן של ntfs3. מאז ש-ntfs3 נכלל בקרנל 5.15 באוקטובר האחרון, הדרייבר לא עודכן והתקשורת עם המפתחים אבדה, אך כעת המפתחים חזרו לפרסם שינויים. התיקונים המוצעים ביטלו שגיאות שהובילו לדליפות זיכרון וקריסות, פתרו בעיות בביצוע xfstests, ניקו קוד שאינו בשימוש ותיקנו שגיאות הקלדה.
  • עבור OverlayFS, הוטמעה היכולת למפות מזהי משתמש של מערכות קבצים רכובות, המשמשת כדי להתאים את הקבצים של משתמש ספציפי על מחיצה זרה מותקנת עם משתמש אחר במערכת הנוכחית.
• שירותי זיכרון ומערכת
  • נוספה תמיכה ראשונית בארכיטקטורת ערכת ההוראות של LoongArch המשמשת במעבדי Loongson 3 5000, המיישמת את ה-RISC ISA החדש, בדומה ל-MIPS ול-RISC-V. ארכיטקטורת LoongArch זמינה בשלושה טעמים: 32 סיביות מופשטות (LA32R), 32 סיביות רגילות (LA32S) ו-64 סיביות (LA64).
  • הוסר קוד כדי לתמוך בפורמט קובץ ההפעלה a.out, שהוצא משימוש במהדורה 5.1. פורמט a.out הוצא משימוש במערכות לינוקס, ויצירת קבצי a.out אינה נתמכת על ידי כלים מודרניים בתצורות ברירת מחדל של לינוקס. ניתן ליישם את הטוען עבור קבצי a.out כולו בחלל המשתמש.
  • התמיכה באפשרויות אתחול ספציפיות ל-x86 הופסקה: nosp, nosmap, nosmep, noexec ו-noclflush).
  • התמיכה בארכיטקטורת ה-CPU h8300 המיושנת (Renesas H8/300), שנותרה מזמן ללא תמיכה, הופסקה.
  • 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. חסימות כאלה מובילות לירידה משמעותית בביצועים. אם בעבר, כברירת מחדל, הקרנל היה מוציא אזהרה עם מידע על התהליך שגרם לחסימה, כעת התהליך הבעייתי יואט עוד יותר כדי לשמר את הביצועים של שאר המערכת.
  • נוספה תמיכה במנגנון IFS (In-Field Scan) המיושם במעבדי אינטל, המאפשר לך להריץ בדיקות אבחון CPU ברמה נמוכה שיכולות לזהות בעיות שאינן מזוהות על ידי כלים סטנדרטיים המבוססים על קודי תיקון שגיאות (ECC) או סיביות זוגיות . הבדיקות שבוצעו הן בצורת קושחה להורדה, המעוצבת בדומה לעדכוני מיקרוקוד. תוצאות הבדיקה זמינות באמצעות sysfs.
  • נוספה אפשרות להטמיע קובץ bootconfig לתוך הליבה, המאפשרת, בנוסף לאפשרויות שורת הפקודה, לקבוע את הפרמטרים של הליבה באמצעות קובץ הגדרות. ההטמעה מתבצעת באמצעות אפשרות ההרכבה 'CONFIG_BOOT_CONFIG_EMBED_FILE=»/PATH/TO/BOOTCONFIG/FILE»'. בעבר, bootconfig נקבעה על ידי צירוף לתמונה initrd. אינטגרציה בקרנל מאפשרת שימוש ב-bootconfig בתצורות ללא initrd.
  • הוטמעה היכולת להוריד קושחה דחוסה באמצעות אלגוריתם Zstandard. קבוצה של קבצי בקרה /sys/class/firmware/* נוספה ל-sysfs, המאפשרת לך ליזום טעינת קושחה ממרחב המשתמש.
  • ממשק ה-I/O האסינכרוני של io_uring מציע דגל חדש, IORING_RECVSEND_POLL_FIRST, שכאשר מוגדר, ישלח תחילה פעולת רשת לעיבוד באמצעות סקר, מה שיכול לחסוך במשאבים במצבים שבהם עיבוד הפעולה בהשהייה מסויימת מקובל. io_uring גם הוסיפה תמיכה בקריאה למערכת socket(), הציעה דגלים חדשים כדי לפשט את הניהול של מתארי קבצים, הוסיפה מצב "רב-צילום" לקבלת מספר חיבורים בו-זמנית בקריאה accept() והוסיפה פעולות להעברת NVMe פקודות ישירות למכשיר.
  • ארכיטקטורת Xtensa מספקת תמיכה בכלי ניפוי באגים KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer), שנועד לזהות באופן דינמי תנאי מירוץ בתוך הליבה. נוספה גם תמיכה במצב שינה ומעבדי שותפים.
  • עבור ארכיטקטורת m68k (Motorola 68000), הוטמעה מכונה וירטואלית (סימולטור פלטפורמה) המבוססת על אמולטור אנדרואיד Goldfish.
  • עבור ארכיטקטורת AArch64, הוטמעה תמיכה בהרחבות Armv9-A SME (Scalable Matrix Extension).
  • תת-המערכת eBPF מאפשרת אחסון מצביעים מוקלדים במבני מפה, ומוסיפה גם תמיכה במצביעים דינמיים.
  • מוצע מנגנון החזרת זיכרון פרואקטיבי חדש התומך בבקרת שטח משתמש באמצעות קובץ memory.reclaim. כתיבת מספר לקובץ שצוין תנסה להוציא את המספר התואם של בתים מהסט המשויך ל-cgroup.
  • דיוק משופר של שימוש בזיכרון בעת ​​דחיסת נתונים במחיצת ההחלפה באמצעות מנגנון zswap.
  • עבור ארכיטקטורת RISC-V, ניתנת תמיכה בהפעלת קובצי הפעלה של 32 סיביות במערכות 64 סיביות, נוסף מצב לקשירת תכונות מגבילות לדפי זיכרון (לדוגמה, כדי להשבית שמירה במטמון), והפונקציה kexec_file_load() מיושמת .
  • הטמעת תמיכה במערכות Armv32T ו- Armv4 5 סיביות מותאמת לשימוש בבניות ליבה מרובות פלטפורמות אוניברסליות המתאימות למערכות ARM שונות.
• וירטואליזציה ואבטחה
  • תת-המערכת EFI מיישמת את היכולת להעביר מידע סודי למערכות אורחות מבלי לחשוף אותו למערכת המארחת. הנתונים מסופקים דרך ספריית security/coco ב-securityfs.
  • מצב הגנה על נעילה, המגביל את גישת משתמשי השורש לליבה וחוסם נתיבי עקיפת UEFI Secure Boot, ביטל פרצה שאפשרה לעקוף הגנה על ידי מניפולציה של מאתר הבאגים של הליבה.
  • כלולים תיקונים שמטרתם לשפר את האמינות והביצועים של מחולל המספרים הפסאודו-אקראיים.
  • בעת בנייה באמצעות Clang 15, מיושמת תמיכה במנגנון לביצוע אקראי של מבני גרעין.
  • מנגנון Landlock, המאפשר להגביל את האינטראקציה של קבוצת תהליכים עם הסביבה החיצונית, מספק תמיכה לכללים המאפשרים לשלוט בביצוע פעולות שינוי שמות הקבצים.
  • תת-המערכת IMA (Integrity Measurement Architecture), שנועדה לאמת את תקינותם של רכיבי מערכת ההפעלה באמצעות חתימות דיגיטליות ו-hash, הועברה לשימוש במודול fs-verity לאימות קבצים.
  • הלוגיקה של הפעולות בעת השבתת גישה ללא הרשאות לתת-מערכת eBPF השתנתה - בעבר כל הפקודות הקשורות לקריאת המערכת bpf() הושבתו, והחל מגרסה 5.19 נותרה גישה לפקודות שאינן מובילות ליצירת אובייקטים. . התנהגות זו דורשת תהליך מיוחס לטעינת תוכנית BPF, אך אז תהליכים ללא פריבילגיה יכולים לקיים אינטראקציה עם התוכנית.
  • נוספה תמיכה בתוסף AMD SEV-SNP (Secure Nested Paging), המספק עבודה מאובטחת עם טבלאות דפי זיכרון מקוננות ומגן מפני התקפות "undeSErVed" ו-"SEVerity" על מעבדי AMD EPYC, המאפשרות לעקוף את AMD SEV (Secure Encrypted Virtualization ) מנגנון הגנה.
  • נוספה תמיכה במנגנון Intel TDX (Trusted Domain Extensions), המאפשר לך לחסום ניסיונות של צד שלישי לגשת לזיכרון המוצפן של מכונות וירטואליות.
  • מנהל ההתקן virtio-blk, המשמש לחיקוי התקני בלוק, הוסיף תמיכה ב-I/O באמצעות סקר, אשר, על פי בדיקות, הפחית את השהיה בכ-10%.
• תת מערכת רשת
  • החבילה כוללת סדרה של תיקוני TCP BIG המאפשרים להגדיל את גודל החבילה המקסימלי של חבילת TCP ל-4GB כדי לייעל את הפעולה של רשתות מרכזיות פנימיות במהירות גבוהה. עלייה דומה בגודל מנות עם גודל שדה כותרת של 16 סיביות מושגת באמצעות הטמעת מנות "ג'מבו", שגודלן בכותרת ה-IP שלהן מוגדר ל-0, והגודל בפועל מועבר ב-32 סיביות נפרדות. שדה בכותרת מצורפת נפרדת. בבדיקות ביצועים, הגדרת גודל החבילה ל-185 KB הגדילה את התפוקה ב-50% והפחיתה משמעותית את זמן העברת הנתונים.
  • העבודה נמשכה על שילוב כלים בערימת הרשת כדי לעקוב אחר הסיבות להפסקת מנות (קודי סיבה). קוד הסיבה נשלח כאשר הזיכרון המשויך לחבילה משוחרר ומאפשר מצבים כמו השלכת מנות עקב שגיאות כותרת, זיהוי זיוף של rp_filter, סכום בדיקה לא חוקי, חסר זיכרון, מופעלים כללי IPSec XFRM, מספר רצף לא חוקי TCP וכו'.
  • נוספה תמיכה בהחזרת חיבורי MPTCP (MultiPath TCP) לשימוש ב-TCP רגיל, במצבים שבהם לא ניתן להשתמש בתכונות MPTCP מסוימות. MPTCP הוא הרחבה של פרוטוקול TCP לארגון פעולת חיבור TCP עם משלוח מנות בו זמנית לאורך מספר מסלולים דרך ממשקי רשת שונים המשויכים לכתובות IP שונות. נוסף API לשליטה בזרמי MPTCP ממרחב המשתמש.
• Оборудование
  • נוספו למעלה מ-420K שורות קוד הקשורות לדרייבר ה-amdgpu, מתוכם כ-400K שורות הן קבצי כותרות שנוצרו אוטומטית עבור נתוני אוגר ASIC במנהל ההתקן של AMD GPU, ועוד 22.5K שורות מספקות יישום ראשוני של תמיכה ב-AMD SoC21. גודל מנהל ההתקן הכולל עבור GPUs של AMD עלה על 4 מיליון שורות קוד. בנוסף ל-SoC21, מנהל ההתקן של AMD כולל תמיכה ב-SMU 13.x (יחידת ניהול מערכת), תמיכה מעודכנת ב-USB-C ו-GPUVM, והכנות לתמיכה בדורות הבאים של פלטפורמות RDNA3 (RX 7000) ו-CDNA (AMD Instinct) .
  • מנהל ההתקן i915 (Intel) הרחיב יכולות הקשורות לניהול צריכת חשמל. נוספו מזהים עבור Intel DG2 (Arc Alchemist) GPUs המשמשים במחשבים ניידים, סיפקו תמיכה ראשונית לפלטפורמת Intel Raptor Lake-P (RPL-P), הוספת מידע על כרטיסי מסך Arctic Sound-M), הטמעה ABI עבור מנועי מחשוב, הוספה עבור תמיכה בכרטיסי DG2 בפורמט Tile4; עבור מערכות המבוססות על המיקרו-ארכיטקטורה של Haswell, מיושמת תמיכת DisplayPort HDR.
  • מנהל ההתקן של נובו עבר להשתמש במטפל drm_gem_plane_helper_prepare_fb; הקצאת זיכרון סטטית הוחלה על כמה מבנים ומשתנים. באשר לשימוש בקוד פתוח של מודולי ליבה על ידי NVIDIA בנובו, העבודה עד כה מסתכמת בזיהוי וביטול שגיאות. בעתיד, הקושחה שפורסמה מתוכננת לשמש לשיפור ביצועי מנהל ההתקן.
  • נוסף מנהל התקן עבור בקר NVMe המשמש במחשבי אפל המבוסס על שבב M1.

במקביל, קרן התוכנה החופשית של אמריקה הלטינית יצרה גרסה של הליבה החופשית לחלוטין 5.19 - Linux-libre 5.19-gnu, מנוקת ממרכיבי קושחה ומנהלי התקנים המכילים רכיבים או קטעי קוד שאינם חופשיים, שהיקפו הוא מוגבל על ידי היצרן. המהדורה החדשה מנקה את מנהלי ההתקן עבור pureLiFi X/XL/XC ו-TI AMx3 Wkup-M3 IPC. קוד ניקוי כתמים מעודכן ב- Silicon Labs WFX, AMD amdgpu, Qualcomm WCNSS Peripheral Image Loader, Realtek Bluetooth, Mellanox Spectrum, Marvell WiFi-Ex, Intel AVS, IFS, מנהלי התקנים ותתי מערכות pu3-imgu. עיבוד של קבצי Qualcomm AArch64 devicetree יושם. נוספה תמיכה בסכימת שמות רכיבי הקושחה החדשה של Sound Open Firmware. הפסיק לנקות את מנהל ה- ATM Ambassador, שהוסר מהגרעין. ניהול ניקוי הכתמים ב-HDCP וב-Mellanox Core הועבר לתגיות kconfig נפרדות.

מקור: OpenNet.ru