מהדורת ליבת לינוקס 5.6

לאחר חודשיים של פיתוח, לינוס טורוואלדס הגישו שחרור ליבה לינוקס 5.6. בין השינויים הבולטים ביותר: אינטגרציה של ממשק ה-VPN של WireGuard, תמיכה ב-USB4, מרחבי שמות לזמן, היכולת ליצור מטפלי גודש TCP באמצעות BPF, תמיכה ראשונית ב-MultiPath TCP, שחרור הליבה מבעיית 2038, מנגנון "bootconfig" , ZoneFS.

הגרסה החדשה כוללת 13702 תיקונים מ-1810 מפתחים,
גודל תיקון - 40 מגה-בייט (השינויים השפיעו על 11577 קבצים, נוספו 610012 שורות קוד,
294828 שורות הוסרו). כ-45% מכלל הוצגו ב-5.6
שינויים קשורים למנהלי התקנים, בערך 15% מהשינויים
גישה לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 12%
הקשורים לערימת הרשת, 4% עם מערכות קבצים ו-3% עם פנימיות
תת-מערכות ליבה.

העיקרי חידושים:

• תת מערכת רשת
  • נוסף הטמעת ממשק VPN WireGuard, אשר מיושם על בסיס שיטות הצפנה מודרניות (ChaCha20, Poly1305, Curve25519, BLAKE2s), קל לשימוש, ללא סיבוכים, הוכיח את עצמו במספר יישומים גדולים ומספק ביצועים גבוהים מאוד (פי 3,9 מהירים יותר מ-OpenVPN במונחים של תפוקה). WireGuard משתמש במושג של ניתוב מפתחות הצפנה, הכולל הצמדת מפתח פרטי לכל ממשק רשת ושימוש בו כדי לאגד את המפתחות הציבוריים. מפתחות ציבוריים מוחלפים כדי ליצור חיבור בצורה דומה ל-SSH. פרימיטיבים קריפטוגרפיים נדרשים כדי ש-WireGuard יפעל זה היה נשא מעל מהספרייה אבץ כחלק מ-Crypto API הסטנדרטי ו כלול לתוך הליבה 5.5.
  • התחיל אינטגרציה של רכיבים הדרושים לתמיכה ב-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. עבור יישומי רשת, חיבור מצטבר כזה נראה כמו חיבור TCP רגיל, וכל לוגיקה של הפרדת זרימה מבוצעת על ידי MPTCP. ניתן להשתמש ב- Multipath TCP הן להגדלת התפוקה והן להגברת האמינות. לדוגמה, ניתן להשתמש ב-MPTCP כדי לארגן העברת נתונים בסמארטפון באמצעות קישורי WiFi ו-4G בו זמנית, או כדי להפחית עלויות על ידי חיבור שרת באמצעות מספר קישורים זולים במקום אחד יקר.
  • נוסף תמיכה במשמעת עיבוד תור הרשת sch_ets (בחירת הילוכים משופרת, IEEE 802.1Qaz), המספק את היכולת להפיץ רוחב פס בין סוגים שונים של תעבורה. אם העומס על מחלקת תעבורה מסוימת הוא מתחת לרוחב הפס שהוקצה, אזי ה-ETS מאפשר למחלקות תעבורה אחרות להשתמש ברוחב הפס הזמין (שאינו בשימוש). Qdisc sch_ets מוגדר כמשמעת PRIO ומשתמש במחלקות תעבורה כדי להגדיר מגבלות קפדניות ומשותפות של רוחב פס. ETS פועלת כשילוב של דיסציפלינות קוֹדֵם и DRR - אם יש שיעורי תעבורה מוגבלים בהחלט, נעשה שימוש ב-PRIO, אבל אם אין תעבורה בתור, זה עובד כמו DRR.
  • נוסף סוג חדש של תוכניות BPF BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS, המאפשר לך ליישם מטפלי פונקציות ליבה באמצעות BPF. נכון לעכשיו, תכונה זו כבר יכולה לשמש ליישום אלגוריתמי בקרת גודש TCP בצורה של תוכניות BPF. לדוגמא מוּצָע תוכנית BPF עם הטמעת אלגוריתם DCTCP.
  • התקבל לתוך הליבה שינויים, כלי תרגום אתול עם ioctl() לשימוש ממשק netlink. הממשק החדש מקל על הוספת הרחבות, משפר את הטיפול בשגיאות, מאפשר שליחת התראות כאשר המצב משתנה, מפשט את האינטראקציה בין הקרנל למרחב המשתמש, ומפחית את מספר הרשימות הנקובות שיש לסנכרן.
  • הוספת יישום של אלגוריתם ניהול תורי הרשת FQ-PIE (Flow Queue PIE), שמטרתו לצמצם את ההשפעה השלילית של אחסון מנות ביניים על ציוד רשת קצה (bufferbloat). FQ-PIE מפגין יעילות גבוהה בשימוש במערכות עם מודמי כבלים.
• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • עבור מערכת קבצים Btrfs הוסיף יישום אסינכרוני של פעולת DISCARD (סימון בלוקים משוחררים שאין עוד צורך באחסון פיזי). בתחילה, פעולות DISCARD בוצעו באופן סינכרוני, מה שעלול להוביל לירידה בביצועים עקב הכוננים הממתינים להשלמת הפקודות המתאימות. יישום אסינכרוני מאפשר לא לחכות עד שהכונן ישלים את DISCARD ויבצע פעולה זו ברקע.
  • ב-XFS נערך ניקוי קוד שהשתמש במוני זמן ישנים של 32 סיביות (סוג time_t הוחלף ב-time64_t), מה שהוביל לבעיה של 2038. תוקן שגיאות ושחיתות זיכרון שהתרחשו בפלטפורמות 32 סיביות. הקוד עובד מחדש כך שיעבוד עם תכונות מורחבות.
  • למערכת הקבצים ext4 הציג אופטימיזציות של ביצועים הקשורות לטיפול בנעילת האיוד במהלך פעולות קריאה וכתיבה. ביצועי כתיבה מחדש משופרים במצב I/O Direct. כדי לפשט את האבחון של בעיות, קודי השגיאה הראשון והאחרון מאוחסנים בסופרבלוק.
  • במערכת הקבצים F2FS מוטמע היכולת לאחסן נתונים בצורה דחוסה. עבור קובץ או ספריה בודדים, ניתן להפעיל דחיסה באמצעות הפקודה "chattr +c file" או "chattr +c dir; גע ב-dir/קובץ". כדי לדחוס את המחיצה כולה, אתה יכול להשתמש באפשרות "-o compress_extension=ext" בכלי השירות mount.
  • הקרנל כולל מערכת קבצים ZoneFS, אשר מפשט עבודה ברמה נמוכה עם התקני אחסון אזוריים. כוננים אזוריים פירושם התקנים על דיסקים מגנטיים קשיחים או כונני NVMe SSD, ששטח האחסון בהם מחולק לאזורים המרכיבים קבוצות של בלוקים או סקטורים, שאליהם מותרת רק הוספה רציפה של נתונים, תוך עדכון של כל קבוצת הבלוקים. FS ZoneFS פותח על ידי Western Digital ומשייך כל אזור בכונן לקובץ נפרד שניתן להשתמש בו לאחסון נתונים במצב גולמי ללא מניפולציה ברמת הסקטור והבלוק, כלומר. מאפשר ליישומים להשתמש ב-API של הקבצים במקום לגשת ישירות למכשיר החסימה באמצעות ioctl.
  • ב-NFS, הרכבת מחיצות על UDP מושבתת כברירת מחדל. נוספה תמיכה ביכולת להעתיק קבצים ישירות בין שרתים, המוגדרת במפרט NFS 4.2. נוספה אפשרות הרכבה חדשה "softreval", המאפשרת שימוש בערכי תכונות מאוחסנות במטמון במקרה של כשל בשרת. לדוגמה, כאשר מציינים אפשרות זו, לאחר שהשרת אינו זמין, נותר אפשרי לנוע לאורך הנתיבים במחיצת ה-NFS ולגשת למידע שהתיישב במטמון.
  • בוצע אופטימיזציה של הביצועים של מנגנון fs-verity, המשמש לניטור שלמות ואימות של קבצים בודדים. מהירות קריאה רציפה מוגברת הודות לשימוש בעץ חשיש של Merkle. הביצועים של FS_IOC_ENABLE_VERITY עברו אופטימיזציה כאשר אין נתונים במטמון (הושמה קריאה מונעת של דפים עם נתונים).
• וירטואליזציה ואבטחה
  • היכולת להשבית את מודול SELinux בזמן הפעלה הוצאה משימוש, ופריקת SELinux שכבר פעילה תהיה אסורה בעתיד. כדי להשבית את SELinux תצטרך להעביר את הפרמטר "selinux=0" בשורת הפקודה של הליבה.
  • נוסף תמיכה במרחבי שמות לזמן (מרחבי שמות זמן), המאפשרת לך לאגד את מצב שעון המערכת למכולה (CLOCK_REALTIME,
    CLOCK_MONOTONIC, CLOCK_BOOTTIME), השתמש בזמן שלך במכולה, ובעת העברה של המכולה למארח אחר, ודא שהקריאות CLOCK_MONOTONIC ו-CLOCK_BOOTTIME נשארות ללא שינוי (קח בחשבון את הזמן לאחר הטעינה, עם או בלי לקחת בחשבון במצב שינה ).

  • מאגר החסימה /dev/random הוסר. ההתנהגות של /dev/random דומה ל-/dev/urandom מבחינת מניעת חסימת אנטרופיה לאחר אתחול המאגר.
  • ליבת הליבה כוללת מנהל התקן המאפשר למערכות אורחות שמריצות VirtualBox להעלות ספריות המיוצאות על ידי הסביבה המארחת (VirtualBox Shared Folder).
  • ערכת תיקונים נוספה לתת-מערכת BPF (שדר BPF), בעת שימוש במנגנון Retpoline להגנה מפני התקפות מחלקות Spectre V2, הוא מאפשר לך להגביר את היעילות של קריאה לתוכניות BPF כאשר מתרחשים אירועים הקשורים אליהן (לדוגמה, זה מאפשר להאיץ את הקריאה של מטפלי XDP כאשר מגיעה חבילת רשת).
  • נוסף מנהל התקן לתמיכה ב-TEE (סביבת ביצוע מהימנה) המובנה ב-AMD APU.
• שירותי זיכרון ומערכת
  • BPF הוסיפה תמיכה בפונקציות גלובליות. הפיתוח מתבצע כחלק מיוזמה להוספת תמיכה בספריות של פונקציות שניתן לכלול בתוכניות BPF. השלב הבא יהיה תמיכה בהרחבות דינמיות המאפשרות טעינת פונקציות גלובליות, כולל החלפת פונקציות גלובליות קיימות בזמן שהן בשימוש. תת-המערכת BPF מוסיפה גם תמיכה בגרסה של פעולת המפה (המשמשת לאחסון נתונים קבועים), התומכת בביצוע במצב אצווה.
  • נוסף התקן "cpu_cooling" מאפשר לך לקרר מעבד מחומם יתר על המידה על ידי הצבתו במצב סרק לפרקי זמן קצרים.
  • נוספה שיחת מערכת openat2(), המציעה קבוצה של דגלים נוספים להגבלת רזולוציית נתיב הקובץ (איסור חציית נקודות הרכבה, קישורים סמליים, קישורי קסם (/proc/PID/fd), רכיבי "../").
  • עבור מערכות הטרוגניות המבוססות על ארכיטקטורת big.LITTLE, המשלבות ליבות CPU חזקות ופחות יעילות באנרגיה בשבב אחד, הפרמטר uclamp_min מוגדר בעת ביצוע משימות בזמן אמת (הופיע בקרנל 5.3 יש מנגנון לאבטחת העומס). פרמטר זה מבטיח שהמשימה תוצב על ידי המתזמן על ליבת מעבד בעלת ביצועים מספקים.
  • הקרנל משוחרר מ בעיות של 2038. החליף את המטפלים האחרונים שנותרו, שהשתמשו בסוג 32 סיביות (חתום int) time_t עבור מונה הזמן האפוקאלי, אשר, בהתחשב בדוח מ-1970, אמור לעלות על גדותיו ב-2038.
  • שיפור מתמשך של ממשק ה-I/O האסינכרוני io_uringשבו מְאוּבטָח תמיכה בפעולות חדשות: IORING_OP_FALLOCATE (שימור אזורים ריקים), IORING_OP_OPENAT,
    IORING_OP_OPENAT2,
    IORING_OP_CLOSE (פתיחה וסגירה של קבצים),
    IORING_OP_FILES_UPDATE (הוספה והסרה של קבצים מרשימת הגישה המהירה),
    IORING_OP_STATX (בקשת פרטי קובץ),
    IORING_OP_READ,
    IORING_OP_WRITE (אנלוגים פשוטים של IORING_OP_READV ו-IORING_OP_WRITEV),
    IORING_OP_FADVISE,
    IORING_OP_MADVISE (גרסאות אסינכרוניות של קריאות posix_fadvise ו-madvise), IORING_OP_SEND,
    IORING_OP_RECV (שליחה וקבלה של נתוני רשת),
    IORING_OP_EPOLL_CTL (בצע פעולות על מתארי קובץ epoll).

  • נוספה שיחת מערכת pidfd_getfd(), המאפשר לתהליך לאחזר מתאר קובץ עבור קובץ פתוח מתהליך אחר.
  • מוטמע מנגנון "bootconfig", המאפשר, בנוסף לאפשרויות שורת הפקודה, לקבוע את הפרמטרים של הליבה באמצעות קובץ הגדרות. כדי להוסיף קבצים כאלה לתמונת initramfs, מוצע כלי השירות bootconfig. ניתן להשתמש בתכונה זו, למשל, כדי להגדיר kprobes בזמן האתחול.
  • עוצב מחדש מנגנון להמתנה לכתיבה ולקריאת נתונים בצינורות ללא שם. השינוי איפשר לזרז משימות כמו הרכבה מקבילה של פרויקטים גדולים. עם זאת, אופטימיזציה יכולה להוביל למצב מרוץ ב-GNU make עקב באג במהדורת 4.2.1, שתוקן בגרסה 4.3.
  • הוסיף את הדגל PR_SET_IO_FLUSHER ל-prctl(), אשר ניתן להשתמש בו כדי לסמן תהליכים נטולי זיכרון שאינם אמורים להיות כפופים למגבלות כאשר המערכת חסרה בזיכרון.
  • בהתבסס על מערכת הפצת זיכרון ION המשמשת באנדרואיד, הוטמעה תת-מערכת ערימות dma-buf, המאפשר לשלוט בהקצאת מאגרי DMA לשיתוף אזורי זיכרון בין דרייברים, אפליקציות ותתי מערכות שונות.
• ארכיטקטורות חומרה
  • נוספה תמיכה בהרחבה E0PD, שהופיעה ב-ARMv8.5 ומאפשרת הגנה מפני התקפות הקשורות לביצוע ספקולטיבי של הוראות במעבד. הגנה מבוססת E0PD מביאה לתקורה נמוכה יותר מהגנת KPTI (Kernel Page Table Isolation).
  • עבור מערכות המבוססות על ארכיטקטורת ARMv8.5, נוספה תמיכה בהוראת RNG, המספקת גישה למחולל מספרים פסאודו-אקראיים של חומרה. בקרנל, הוראת ה-RNG משמשת ליצירת אנטרופיה בעת אתחול מחולל המספרים הפסאודו-אקראיים שסופק על ידי הליבה.
  • הוסרה תמיכה ב-MPX (הרחבות הגנת זיכרון) שנוספה בקרנל 3.19 ומאפשר לך לארגן בדיקה של מצביעים כדי להבטיח כי גבולות אזורי הזיכרון מכובדים. טכנולוגיה זו לא הייתה בשימוש נרחב במהדרים והוסרה מ-GCC.
  • עבור ארכיטקטורת RISC-V, הוטמעה תמיכה בכלי ניפוי הבאגים KASan (חיטוי כתובות ליבה), המסייע בזיהוי שגיאות בעת עבודה עם זיכרון.
• Оборудование
  • יושמה תמיכה במפרט USB 4.0, המבוסס על פרוטוקול Thunderbolt 3 ומספק תפוקה של עד 40 Gbps, תוך שמירה על תאימות לאחור עם USB 2.0 ו-USB 3.2. באנלוגיה עם חזיז ממשק USB 4.0 מאפשר לך להעביר פרוטוקולים שונים על גבי כבל יחיד עם מחבר סוג C, כולל PCIe, Display Port ו-USB 3.x, כמו גם הטמעות תוכנה של פרוטוקולים, למשל, לארגון קישורי רשת בין מארחים. ההטמעה מתבססת על מנהל ההתקן של Thunderbolt שכבר נכלל בליבת לינוקס ומתאים אותו לעבודה עם מארחים והתקנים תואמי USB4. השינויים מוסיפים גם תמיכה במכשירי Thunderbolt 3 להטמעת התוכנה של Connection Manager, שאחראי על יצירת מנהרות לחיבור מספר מכשירים דרך מחבר אחד.
  • בדרייבר של amdgpu הוסיף תמיכה ראשונית בטכנולוגיית הגנת העתקה HDCP 2.x (High-band Digital Content Protection). נוספה תמיכה בשבב AMD Pollock ASIC המבוסס על Raven 2. הטמיע את היכולת לאפס את ה-GPU עבור משפחות Renoir ו-Navi.
  • מנהל התקן DRM עבור כרטיסי מסך של אינטל הוסיף תמיכה ב-DSI VDSC עבור שבבים המבוססים על מיקרו-ארכיטקטורת Ice Lake ו-Tiger Lake, הוטמעה LMEM mmap (זיכרון מקומי של התקן), ניתוח VBT (Video BIOS Table) שופר, תמיכה ב-HDCP 2.2 יושמה עבור שבבי Coffee Lake.
  • העבודה נמשכה על איחוד קוד מנהל ההתקן amdkfd (עבור GPUs נפרדים, כגון פיג'י, טונגה, פולאריס) עם מנהל ההתקן amdgpu.
  • מנהל ההתקן k10temp עובד מחדש, והוסיף תמיכה בהצגת פרמטרי מתח וזרם עבור מעבדי Zen של AMD, כמו גם מידע מורחב מחיישני טמפרטורה המשמשים במעבדי Zen ו-Zen 2.
  • בנהג הנובו הוסיף תמיכה במצב טעינת קושחה מאומתת עבור NVIDIA GPUs המבוססים על מיקרו-ארכיטקטורת Turing (GeForce RTX 2000), שאפשרה לאפשר תמיכה בהאצת תלת מימד עבור כרטיסים אלו (נדרשת הורדת קושחה רשמית עם חתימה דיגיטלית של NVIDIA). נוספה תמיכה במנוע הגרפי TU3x. בעיות עם HD Audio נפתרו.
  • נוספה תמיכה לדחיסת נתונים בעת שידור באמצעות DisplayPort MST (תחבורה מרובה זרמים).
  • נוסף דרייבר חדש"ath11k» עבור שבבים אלחוטיים של קוואלקום התומכים ב-802.11ax.
    מנהל ההתקן מבוסס על מחסנית mac80211 ותומך במצבי נקודת גישה, תחנת עבודה ורשת רשת.

  • באמצעות sysfs, ניתנת גישה לקריאות חיישני טמפרטורה הניתנות לקריאה המשמשות בכוננים קשיחים מודרניים ובכונני SSD.
  • הוגש שינויים משמעותיים במערכת הקול ALSA, שמטרתם להיפטר מהקוד בעיות של 2038 (הימנעות משימוש בסוג time_t 32 סיביות בממשקי snd_pcm_mmap_status ו-snd_pcm_mmap_control). נוספה תמיכה בקודקים אודיו חדשים
    Qualcomm WCD9340/WCD9341, Realtek RT700, RT711, RT715, RT1308, Ingenic JZ4770.

  • נוסף מנהלי התקנים עבור לוחות LCD Logic PD 28, Jimax8729d MIPI-DSI, igenic JZ4770, Sony acx424AKP, Leadtek LTK500HD1829, Xinpeng XPP055C272, AUO B116XAK01, GiantPlus GPM940B0,
    BOE NV140FHM-N49,
    Satoz SAT050AT40H12R2,
    Sharp LS020B1DD01D.

  • נוסף תמיכה בלוחות ARM ופלטפורמות Gen1 Amazon Echo (מבוסס OMAP3630), Samsung Galaxy S III mini (GT-I8190), Allwinner Emlid Neutis, Libre Computer ALL-H3-IT, PineH64 Model B, Aibretech Amlogic GX PC,
    Armada SolidRun Clearfog GTR, NXPGateworks GW59xx,
    קורא ספרים אלקטרוניים של Tolino Shine 3,
    Embedded Artists COM (i.MX7ULP), SolidRun Clearfog CX/ITX ו-Honeycomb (LX2160A), Google Coral Edge TPU (i.MX8MQ),
    Rockchip Radxa Dalang Carrier, Radxa Rock Pi N10, VMARC RK3399Pro SOM
    ST Ericsson HREF520, Inforce 6640, SC7180 IDP, Atmel/Microchip AM9X60 (ARM926 SoC, Kizboxmini), ST stm32mp15, AM3703/AM3715/DM3725, ST Ericsson ab8505, Unisoc SC9863com7180m 4. נוספה תמיכה בבקר PCIe המשמש ב-Raspberry Pi XNUMX.

במקביל, קרן התוכנה החופשית של אמריקה הלטינית נוצר
אפשרות ליבה חינמית לחלוטין 5.6 - Linux-libere 5.6-gnu, מנוקה מרכיבי קושחה ומנהלי התקנים המכילים רכיבים או קטעי קוד שאינם חופשיים, שהיקפם מוגבל על ידי היצרן. המהדורה החדשה משביתה טעינת בלובים במנהלי התקנים עבור AMD TEE, ATH11K ו-Mediatek SCP. קוד ניקוי כתמים מעודכן במנהלי התקנים ותתי מערכות של AMD PSP, amdgpu ונובו.

מקור: OpenNet.ru