מהדורת ליבת לינוקס 5.7

לאחר חודשיים של פיתוח, לינוס טורוואלדס הגישו שחרור ליבה לינוקס 5.7. בין השינויים הבולטים: יישום חדש של מערכת הקבצים exFAT, מודול bareudp ליצירת מנהרות UDP, הגנה המבוססת על אימות מצביע עבור ARM64, יכולת לצרף תוכניות BPF למטפלי LSM, יישום חדש של Curve25519, פיצול- גלאי נעילה, תאימות BPF ל-PREEMPT_RT, הסרת המגבלה על גודל השורה של 80 תווים בקוד, תוך התחשבות במחווני טמפרטורת CPU במתזמן המשימות, היכולת להשתמש ב-clone() כדי להריץ תהליכים ב-cgroup אחר, הגנה מפני כתיבה לזיכרון באמצעות userfaultfd.

הגרסה החדשה כוללת 15033 תיקונים מ-1961 מפתחים,
גודל תיקון - 39 מגה-בייט (השינויים השפיעו על 11590 קבצים, נוספו 570560 שורות קוד,
297401 שורות הוסרו). כ-41% מכלל הוצגו ב-5.7
שינויים קשורים למנהלי התקנים, בערך 16% מהשינויים
גישה לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 13%
קשור לערימת הרשת, 4% למערכות קבצים ו-4% למערכת הפנימית
תת-מערכות ליבה.

העיקרי חידושים:

• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • נוסף יישום דרייבר חדש של exFAT, מְבוּסָס מבוסס על בסיס הקוד הנוכחי "sdfat" (2.x) שפותחה על ידי סמסונג עבור סמארטפונים אנדרואיד שלה. הדרייבר שנוסף בעבר לקרנל התבסס על קוד סמסונג מדור קודם (גרסה 1.2.9) והיה כ-10% מאחורי הדרייבר החדש בביצועים. נזכיר שהוספת תמיכת exFAT לקרנל התאפשרה לאחר מיקרוסופט опубликовала מפרטים ציבוריים והפכו פטנטים של exFAT לזמינים לשימוש ללא תמלוגים ב-Linux.
  • Btrfs מיישמת פקודת ioctl() חדשה - BTRFS_IOC_SNAP_DESTROY_V2, המאפשרת למחוק תת-סעיף לפי המזהה שלו. תמיכה מלאה עבור שיבוט היקפים מוטבעים מסופקת. מספר נקודות הביטול לפעולות חלוקה מחדש הורחב, מה שהפחית את ההמתנה הארוכה בעת ביצוע הפקודה 'ביטול איזון'. קביעת הקישורים הנכנסים להיקף הואצה (לדוגמה, זמן ביצוע סקריפט הבדיקה ירד משעה למספר דקות). נוספה את היכולת לצרף היקף קבצים לכל אינוד של עץ. סכימת החסימה המשמשת בעת כתיבה למחיצות משנה ובעת אי הכללה של NOCOW עוצבה מחדש. יעילות משופרת של ביצוע fsync עבור טווחים.
  • XFS שיפר את בדיקת המטא נתונים ואת fsck עבור מחיצות פעילות. הוצעה ספרייה לבנייה מחדש של מבני btree, שבעתיד ישמשו לעיבוד מחדש של xfs_repair וליישם אפשרות של שחזור מבלי לבטל את המחיצה.
  • תמיכה ניסיונית להצבת מחיצת החלפה באחסון SMB3 נוספה ל-CIFS. הטמיע הרחבות POSIX ל-readdir, המוגדרות במפרט SMB3.1.1. ביצועי כתיבה משופרים עבור דפים של 64KB כאשר מצב cache=strict מופעל ונעשה שימוש בגרסאות פרוטוקול 2.1+.
  • FS EXT4 הועבר מ-bmap ו-iopoll לשימוש ב-iomap.
  • F2FS מספק תמיכה אופציונלית לדחיסת נתונים באמצעות אלגוריתם zstd. כברירת מחדל, האלגוריתם LZ4 משמש לדחיסה. נוספה תמיכה בפקודה "chattr -c commit". תצוגת זמן הרכבה מסופקת. נוסף ioctl F2FS_IOC_GET_COMPRESS_BLOCKS כדי לקבל מידע על מספר הבלוקים הדחוסים. נוסף פלט נתוני דחיסה באמצעות statx.
  • מערכת הקבצים Ceph הוסיפה את היכולת לבצע באופן מקומי פעולות יצירה ומחיקה של קבצים (ביטול קישור) ללא המתנה לתגובה מהשרת (עובד במצב אסינכרוני). השינוי, למשל, יכול לשפר משמעותית את הביצועים בעת הפעלת כלי השירות rsync.
  • היכולת להשתמש ב-virtiofs כמערכת קבצים ברמה העליונה נוספה ל-OVERLAYFS.
  • נכתב מחדש קוד חציית נתיב ב-VFS, קוד ניתוח קישור סימבולי עובד מחדש, ומעבר נקודת הרכבה אוחד.
  • בתת-מערכת scsi למשתמשים לא מורשים מותר ביצוע פקודות ZBC.
  • ב-dm_writecache מוטמע היכולת לנקות בהדרגה את המטמון על סמך פרמטר max_age, שקובע את משך החיים המקסימלי של בלוק.
  • ב-dm_integrity הוסיף תמיכה בפעולת "השליך".
  • ב- null_blk הוסיף תמיכה בהחלפת שגיאות כדי לדמות כשלים במהלך הבדיקה.
  • נוסף היכולת לשלוח הודעות udev על שינויים בגודל מכשיר חסום.
• תת מערכת רשת
  • Netfilter כלול שינויים, מזרז משמעותית את העיבוד של רשימות התאמות גדולות (ערכות nftables), הדורשות בדיקת שילוב של רשתות משנה, יציאות רשת, פרוטוקול וכתובות MAC.
    אופטימיזציות הציג למודול nft_set_pipapo (PIle PAcket POlicies), אשר פותר את בעיית התאמת התוכן של חבילה לטווחי מצבי שדה שרירותיים המשמשים בחוקי סינון, כגון טווחי IP ויציאות רשת (nft_set_rbtree ו-nft_set_hash מפעילים התאמת מרווחים והשתקפות ישירה של ערכים ). הגרסה של pipapo המוקרנת באמצעות הוראות 256 סיביות AVX2 במערכת עם מעבד AMD Epyc 7402 הראתה עלייה של 420% בביצועים בעת ניתוח של 30 אלף רשומות כולל שילובי פרוטוקול יציאות. העלייה בהשוואה של שילוב של רשת משנה ומספר יציאה בעת ניתוח 1000 רשומות הייתה 87% עבור IPv4 ו-128% עבור IPv6.

  • נוסף מודול bareudp, המאפשר לך לכלול פרוטוקולי L3 שונים, כגון MPLS, IP ו- NSH, לתוך מנהרה UDP.
  • השילוב של רכיבי MPTCP (MultiPath TCP), הרחבה של פרוטוקול TCP לארגון פעולת חיבור TCP עם משלוח מנות בו זמנית לאורך מספר מסלולים דרך ממשקי רשת שונים הקשורים לכתובות IP שונות, נמשכה.
  • נוסף תמיכה במנגנוני האצת חומרה לקפסול מסגרות Ethernet ב-802.11 (Wi-Fi).
  • בעת העברת התקן ממרחב שמות רשת אחד לאחר, זכויות הגישה והבעלות על הקבצים המתאימים ב-sysfs מותאמים.
  • נוספה את היכולת להשתמש בדגל SO_BINDTODEVICE עבור משתמשים שאינם שורשיים.
  • החלק השלישי של התיקונים התקבל, הממיר את ערכת הכלים של ethtool מ-ioctl() לשימוש בממשק 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.
  • נוספה היכולת להשתמש במאיצי חומרה מיוחדים לביצוע פעולות מעקב אחר חיבורים.
  • ב-netfilter הוסיף הוק לחיבור מסווגים של מנות יוצאות (יציאה), אשר השלים את ה-hook הקיים בעבר עבור מנות נכנסות (ingress).
• וירטואליזציה ואבטחה
  • נוסף יישום חומרה של אימות מצביע (אימות מצביע), המשתמשת בהוראות מיוחדות של ARM64 CPU כדי להגן מפני התקפות באמצעות טכניקות תכנות מונחה החזרה (ROP), שבהן התוקף אינו מנסה למקם את הקוד שלו בזיכרון, אלא פועל על פיסות הוראות מכונה שכבר זמינות בספריות טעונות, ומסתיים עם הוראה להחזרת בקרה. אבטחה מסתכמת בשימוש בחתימות דיגיטליות לאימות כתובות חזרה ברמת הליבה. החתימה מאוחסנת בחלקים העליונים שאינם בשימוש של המצביע עצמו. בניגוד להטמעות תוכנה, היצירה והאימות של חתימות דיגיטליות מתבצעות באמצעות הוראות מעבד מיוחדות.
  • נוסף היכולת להגן על אזור זיכרון מכתיבה באמצעות קריאת המערכת userfaultfd(), שנועדה לטפל בתקלות עמוד (גישה לדפי זיכרון לא מוקצים) בחלל המשתמש. הרעיון הוא להשתמש ב-userfaultfd() הן כדי לזהות הפרות גישה לדפים המסומנים כמוגני כתיבה והן כדי לקרוא למטפל שיכול להגיב לניסיונות כתיבה כאלה (לדוגמה, לטפל בשינויים במהלך יצירת צילומי מצב חיים של תהליכים רצים, מצב לכידה בעת השלכת dump זיכרון לדיסק, הטמעת זיכרון משותף, מעקב אחר שינויים בזיכרון). פונקציונליות שווה ערך באמצעות mprotect() בשילוב עם מטפל האותות SIGSEGV, אבל זה עובד מהר יותר באופן ניכר.
  • SELinux הוציאה משימוש את הפרמטר "checkreqprot", המאפשר לך לבטל בדיקות הגנת זיכרון בעת ​​עיבוד כללים (המאפשר שימוש באזורי זיכרון הניתנים להפעלה, ללא קשר לכללים המפורטים בכללים). קישורי סימלי Kernfs רשאים לרשת את ההקשר של ספריות האב שלהם.
  • המבנה כלול מודול KRSI, המאפשר לך לצרף תוכניות BPF לכל LSM hooks בקרנל. השינוי מאפשר ליצור מודולי LSM (Linux Security Module) בצורה של תוכניות BPF לפתרון בעיות ביקורת ובקרת גישה חובה.
  • בוצע מייעל את הביצועים של /dev/random על ידי אצווה של ערכי CRNG במקום לקרוא להוראות RNG בנפרד. ביצועים משופרים של getrandom ו-/dev/random במערכות ARM64 המספקות הוראות RNG.
  • יישום של עקומה אליפטית Curve25519 הוחלף לאפשרות מהספרייה HACLאשר נָתוּן הוכחה מתמטית לאימות מהימנות פורמלית.
  • נוסף מנגנון למידע על דפי זיכרון פנוי. באמצעות מנגנון זה, מערכות אורחות יכולות להעביר מידע על דפים שאינם בשימוש עוד למערכת המארחת, והמארח יכול לקחת בחזרה את נתוני העמוד.
  • ב-vfio/pci הוסיף תמיכה ב-SR-IOV (וירטואליזציה של I/O עם שורש יחיד).
• שירותי זיכרון ומערכת
  • מ-80 עד 100 תווים מוּגדָל הגבלה על אורך השורה המרבי בטקסטי המקור. יחד עם זאת, למפתחים עדיין מומלץ להישאר בטווח של 80 תווים בשורה, אך זו כבר לא מגבלה קשה. בנוסף, חריגה ממגבלת גודל השורה תגרום כעת לאזהרת בנייה רק ​​אם צ'קפאץ' מופעל עם האפשרות '--strict'. השינוי יאפשר לא להסיח את דעתם של היזמים על ידי מָנִיפּוּלָצִיָה עם רווחים ולהרגיש חופשי יותר בעת יישור קוד, כמו גם ימנע שבירת קו מוגזמת, מטריד הבנת קוד וחיפוש.
  • נוסף תמיכה במצב אתחול מעורב של EFI, המאפשר לך לטעון ליבה של 64 סיביות מקושחה של 32 סיביות הפועלת על מעבד 64 סיביות מבלי להשתמש במטען אתחול מיוחד.
  • כלול מערכת לזיהוי וניפוי באגים של מנעולים מפוצלים ("מנעול מפוצל"), המתרחשת בעת גישה לנתונים לא מיושרים בזיכרון, בשל העובדה שכאשר מבצעים הוראה אטומית, הנתונים חוצים שני קווי מטמון של CPU. חסימה כזו מביאה לפגיעה משמעותית בביצועים (1000 מחזורים איטיים יותר מפעולה אטומית על נתונים שנופלים לקו מטמון אחד). בהתאם לפרמטר האתחול "split_lock_detect", הקרנל יכול לזהות מנעולים כאלה תוך כדי תנועה ולהוציא אזהרות או לשלוח אות SIGBUS לאפליקציה שגורמת לנעילה.
  • מתזמן המשימות מספק מעקב אחר חיישני טמפרטורה (לחץ תרמי) ומיושם תוך התחשבות בהתחממות יתר בעת הצבת משימות. באמצעות הנתונים הסטטיסטיים שסופקו, המושל התרמי יכול להתאים את תדירות ה-CPU המקסימלית כאשר הוא מתחמם יתר על המידה, ומתזמן המשימות לוקח בחשבון כעת את הפחתת כוח המחשוב עקב הפחתת תדירות כזו בעת תזמון הפעלת משימות (בעבר, המתזמן הגיב לשינויים בתדירות עם עיכוב מסוים, במשך זמן מה קבלת החלטות על סמך הנחות מנופחות לגבי משאבי מחשוב זמינים).
  • מתזמן המשימות כולל אינדיקטורים בלתי משתנה מעקב אחר עומס, המאפשר לך להעריך נכון את העומס, ללא קשר לתדירות הפעולה הנוכחית של המעבד. השינוי מאפשר לחזות בצורה מדויקת יותר את התנהגות המשימות בתנאים של שינויים דינמיים במתח ובתדירות המעבד. לדוגמה, משימה שצרכה 1/3 ממשאבי ה-CPU ב-1000 מגה-הרץ תצרוך 2/3 מהמשאבים כשהתדר יורד ל-500 מגה-הרץ, מה שיצר בעבר הנחה שגויה שהיא פועלת בקיבולת מלאה (כלומר הופיעו משימות גדול יותר למתזמן רק על ידי הפחתת התדירות, מה שהוביל לקבלת החלטות שגויות ב-schedutil cpufreq governor).
  • מנהל ההתקן של Intel P-state, שאחראי על בחירת מצבי ביצועים, הועבר לשימוש לוח זמנים.
  • הוטמעה היכולת להשתמש בתת-מערכת BPF כאשר הקרנל פועל בזמן אמת (PREEMPT_RT). בעבר, כאשר PREEMPT_RT הופעל, BPF נדרש להיות מושבת.
  • סוג חדש של תוכנית BPF נוסף - BPF_MODIFY_RETURN, שניתן לצרף לפונקציה בקרנל ולשנות את הערך המוחזר על ידי פונקציה זו.
  • נוסף הזדמנות שימוש בקריאה למערכת clone3() ליצירת תהליך ב-cgroup השונה מה-cgroup האב, מה שמאפשר לתהליך האב להחיל הגבלות ולאפשר חשבונאות מיד לאחר הלידה של תהליך או שרשור חדש. לדוגמה, מנהל שירות יכול להקצות שירותים חדשים ישירות לקבוצות cgroups נפרדות, ותהליכים חדשים, כאשר הם ממוקמים בקבוצות cgroups "קפואות", יופסקו מיד.
  • ב-Kbuild הוסיף תמיכה במשתנה הסביבה "LLVM=1" כדי לעבור לערכת הכלים Clang/LLVM בעת בניית הליבה. הדרישות לגרסת binutils הועלו (2.23).
  • קטע /sys/kernel/debug/kunit/ נוסף ל-debugfs עם תוצאות של בדיקות kunit.
  • פרמטר האתחול של ליבה נוסף pm_debug_messages (אנלוגי ל-/sys/power/pm_debug_messages), המאפשר פלט של מידע באגים על פעולת מערכת ניהול החשמל (שימושי בעת ניפוי בעיות במצב שינה ומצב המתנה).
  • לממשק ה-I/O האסינכרוני io_uring נוספה תמיכה אִחוּי() и בחירת חיץ אטומי.
  • שיפור פרופיל cgroup באמצעות ערכת הכלים perf. בעבר, perf יכול היה ליצור פרופיל של משימות בקבוצת cgroup ספציפית ולא הצליח לגלות לאיזו cgroup שייכת המדגם הנוכחי. perf מאחזר כעת מידע cgroup עבור כל דוגמה, ומאפשר לך ליצור פרופיל של יותר מ-cgroup אחת ולהחיל מיון לפי
    cgroup בדוחות.

  • cgroupfs, פסאודו-FS לניהול cgroups, הוסיפה תמיכה בתכונות מורחבות (xattrs), שבאמצעותן, למשל, תוכל להשאיר מידע נוסף למטפלים במרחב המשתמש.
  • בבקר זיכרון cgroup הוסיףותמיכה בהגנה רקורסיבית על הערך "memory.low", המווסת את הכמות המינימלית של זיכרון RAM המסופק לחברי הקבוצה. בעת הרכבה של היררכיית cgroup עם אפשרות "memory_recursiveprot", הערך של "memory.low" המוגדר עבור הצמתים התחתונים יחולק אוטומטית לכל הצמתים הצאצאים.
  • נוסף מסגרת Uacce (Unified/User-space-access-meet Accelerator Framework) לשיתוף כתובות וירטואליות (SVA, Shared Virtual Addressing) בין המעבד וההתקנים ההיקפיים, המאפשרת לאיצי חומרה לגשת למבני נתונים במעבד הראשי.
• ארכיטקטורות חומרה
  • עבור ארכיטקטורת ARM מיושמת היכולת לשלוף זיכרון חם.
  • עבור ארכיטקטורת RISC-V, נוספה תמיכה בחיבור חם והסרה של מעבדים (CPU hotplug). עבור RISC-V של 32 סיביות, eBPF JIT מיושם.
  • הוסרה היכולת להשתמש במערכות ARM של 32 סיביות להפעלת סביבות אורח KVM.
  • הסיר את יישום NUMA ה"דמה" עבור ארכיטקטורת s390, שלא נמצאו עבורו מקרי שימוש להשגת שיפורי ביצועים.
  • עבור ARM64, נוספה תמיכה בהרחבת AMU (Activity Monitors Unit), המוגדרת ב-ARMv8.4 ומספקת מוני ביצועים המשמשים לחישוב גורמי תיקון קנה מידה של קנה מידה בתזמון המשימות.
• Оборудование
  • נוסף תמיכה בהתקני vDPA המשתמשים בערוץ חילופי נתונים התואם למפרטי virtio. התקני vDPA יכולים להיות ציוד מחובר פיזית או התקנים וירטואליים בחיקוי תוכנה.
  • בתת מערכת GPIO הופיע פקודת ioctl() חדשה לניטור שינויים, המאפשרת ליידע את התהליך לגבי שינויים במצב של כל קו GPIO. כדוגמה לשימוש בפקודה החדשה מוּצָע כלי השירות gpio-watch.
  • במנהל ההתקן i915 DRM עבור כרטיסי מסך של אינטל כלול תמיכת ברירת מחדל עבור שבבי Tigerlake ("Gen12") והוספה תמיכה ראשונית לבקרת תאורה אחורית OLED. תמיכה משופרת עבור Ice Lake, Elkhart Lake, Baytrail ושבבי Haswell.
  • במנהל ההתקן של amdgpu הוסיף יכולת לטעון קושחה לשבב USBC עבור ASIC. תמיכה משופרת בשבבי AMD Ryzen 4000 "רנואר". יש כעת תמיכה בשליטה בלוחות OLED. סיפק תצוגה של מצב קושחה ב-debugfs.
  • היכולת להשתמש ב-OpenGL 4 במערכות אורחות נוספה למנהל התקן vmwgfx DRM עבור מערכות וירטואליזציה של VMware (קודם לכן נתמכה OpenGL 3.3).
  • נוספו ל-DRM חדש של מנהלי התקנים עבור מערכת התצוגה של פלטפורמת TI Keystone.
  • נוספו מנהלי התקנים עבור לוחות LCD: Feixin K101 IM2BA02, Samsung s6e88a0-ams452ef01, Novatek NT35510, Elida KD35T133, EDT, NewEast Optoelectronics WJFH116008A, Rocktech FRK101CT,01II350.
  • למערכת ניהול החשמל הוסיף תמיכה בפלטפורמת Intel Jasper Lake (JSL) מבוססת Atom.
  • נוספה תמיכה למחשב נייד Pinebook Pro מבוסס על Rockchip RK3399, Pine64 PineTab טאבלט וסמארטפון pinephone מבוסס על Allwinner A64.
  • נוספה תמיכה עבור קודקים ושבבים אודיו חדשים:
    Amlogic AIU, Amlogic T9015, Texas Instruments TLV320ADCX140, Realtek RT5682, ALC245, Broadcom BCM63XX I2S, Maxim MAX98360A, Presonus Studio 1810c, MOTU MicroBook IIc.

  • נוספה תמיכה בלוחות ופלטפורמות ARM Qualcomm Snapdragon 865 (SM8250), IPQ6018, NXP i.MX8M Plus, Kontron "sl28", 11 אפשרויות לוח i.MX6 TechNexion Pico, שלוש אפשרויות חדשות Toradex Colibri, Samsung S7710 Galaxy Xcover 2 מבוסס על ST -Ericsson u8500, DH Electronics DHCOM SoM ו-PDK2, Renesas M3ULCB, Hoperun HiHope, Linutronix Testbox v2, PocketBook Touch Lux 3.

מקור: OpenNet.ru