מהדורת ליבת לינוקס 5.8

לאחר חודשיים של פיתוח, לינוס טורוואלדס הגישו שחרור ליבה לינוקס 5.8. בין השינויים הבולטים: גלאי מצב מירוץ KCSAN, מנגנון אוניברסלי להעברת הודעות למרחב המשתמש, תמיכת חומרה להצפנה מוטבעת, מנגנוני אבטחה משופרים עבור ARM64, תמיכה במעבד Baikal-T1 הרוסי, יכולת הרכבה בנפרד של מופעי procfs , הטמעת מנגנוני אבטחה של Shadow עבור ARM64 Call Stack ו-BTI.

Kernel 5.8 הפך לגדול ביותר מבחינת מספר השינויים של כל הגרעינים במהלך כל קיום הפרויקט. יתרה מכך, השינויים אינם קשורים לאף תת-מערכת אחת, אלא מכסים חלקים שונים של הקרנל וקשורים בעיקר לעיבוד וניקוי פנימיים. השינויים הגדולים ביותר נראים בנהגים. הגרסה החדשה כללה 17606 תיקונים מ-2081 מפתחים, שהשפיעו על כ-20% מכלל הקבצים במאגר קוד הליבה. גודל התיקון הוא 65 MB (השינויים השפיעו על 16180 קבצים, נוספו 1043240 שורות קוד, 489854 שורות נמחקו). לשם השוואה, בסניף 5.7 היו 15033 תיקונים וגודל תיקון של 39 מגה-בייט. כ-37% מכל השינויים שהוצגו ב-5.8 קשורים למנהלי התקנים, כ-16% מהשינויים קשורים לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 11% קשורים לערימת הרשת, 3% קשורים למערכות קבצים ו-4% קשורים לתתי מערכות ליבה פנימיות.

העיקרי חידושים:

• וירטואליזציה ואבטחה
  • מסופקת טעינת מודולי ליבה שיש להם קטעים עם קוד שבהם הסיביות המאפשרות ביצוע וכתיבה מוגדרות בו זמנית. השינוי יושם כחלק מפרויקט גדול יותר להפטר מהקרנל מהשימוש בדפי זיכרון המאפשרים ביצוע וכתיבה בו זמנית.
  • כעת ניתן ליצור מופעים נפרדים של procfs, המאפשרים שימוש במספר נקודות הרכבה של procfs, המורכבות עם אפשרויות שונות, אך משקפות את אותו מרחב שמות של מזהה תהליך (pid namespace). בעבר, כל נקודות ההרכבה של procfs שיקפו רק ייצוג פנימי אחד, וכל שינוי בפרמטרי ההרכבה השפיע על כל נקודות ההרכבה האחרות המשויכות לאותו מרחב שמות של מזהה תהליך. בין התחומים בהם עשויה להיות ביקוש להרכבה עם אפשרויות שונות הוא יישום של בידוד קל משקל עבור מערכות משובצות עם יכולת להסתיר סוגים מסוימים של תהליכים וצמתי מידע ב-procfs.
  • תמיכה במנגנון הוטמעה עבור פלטפורמת ARM64
    Shadow-Call Stack, מסופק על ידי מהדר Clang כדי להגן מפני החלפת כתובת ההחזרה של פונקציה במקרה של גלישת מחסנית מחסנית. מהות ההגנה היא שמירת כתובת ההחזרה בערימת "צל" נפרדת לאחר העברת השליטה לפונקציה ואחזור כתובת זו לפני היציאה מהפונקציה.

  • נוספה תמיכת הוראות עבור פלטפורמת ARM64 ARMv8.5-BTI (Branch Target Indicator) להגנה על ביצוע קבוצות הוראות שאסור להסתעף אליהן. חסימת מעברים לקטעי קוד שרירותיים מיושמת כדי למנוע יצירת גאדג'טים בניצולים המשתמשים בטכניקות תכנות מוכוונות החזרה (ROP - Return-Oriented Programming; התוקף לא מנסה למקם את הקוד שלו בזיכרון, אלא פועל על חלקים שכבר קיימים של הוראות מכונה המסתיימות בהוראה בקרת חזרה, שממנה נבנית שרשרת שיחות לקבלת הפונקציונליות הרצויה).
  • נוספה תמיכה בחומרה להצפנה מוטבעת של התקני בלוק (הצפנה מוטבעת). התקני הצפנה Inlinep מובנים בדרך כלל בכונן, אך ממוקמים באופן הגיוני בין זיכרון המערכת לדיסק, מצפינים ומפענחים באופן שקוף I/O על בסיס מפתחות שצוינו בליבה ואלגוריתם הצפנה.
  • נוספה את אפשרות שורת הפקודה "initrdmem" של ליבת כדי לאפשר לך לציין את כתובת הזיכרון הפיזית של ה-initrd בעת הצבת תמונת האתחול הראשונית ב-RAM.
  • נוספה יכולת חדשה: CAP_PERFMON כדי לגשת לתת-מערכת ה-perf ולבצע ניטור ביצועים. CAP_BPF, המאפשר פעולות BPF מסוימות (כגון טעינת תוכניות BPF) שבעבר דרשו זכויות CAP_SYS_ADMIN (הזכויות CAP_SYS_ADMIN מפוצלות כעת לשילוב של CAP_BPF, CAP_PERFMON ו-CAP_NET_ADMIN).
  • נוסף מכשיר virtio-mem חדש המאפשר לחבר זיכרון חם וחם למערכות אורחות.
  • אחזור מיושם של פעולות מיפוי ב-/dev/mem אם מנהל ההתקן משתמש באזורי זיכרון חופפים.
  • נוספה הגנה מפני פגיעות CROSSTalk/SRBDS, המאפשר לך לשחזר את התוצאות של הוראות מסוימות המבוצעות על ליבת CPU אחרת.
• שירותי זיכרון ומערכת
  • במסמך המגדיר את הכללים לעיצוב הקוד, מְקוּבָּל המלצות לשימוש בטרמינולוגיה כוללת. למפתחים לא מומלץ להשתמש בשילובים 'מאסטר / עבד' ו'רשימה שחורה / רשימת לבנה', כמו גם במילה 'עבד' בנפרד. ההמלצות נוגעות רק לשימושים חדשים בתנאים אלה. אזכורים של המילים שצוינו שכבר קיימות בליבה יישארו ללא נגיעה. בקוד חדש, השימוש במונחים המסומנים מותר אם נדרש כדי לתמוך ב-API וב-ABI החשופים במרחב המשתמש, וכן בעת ​​עדכון הקוד לתמיכה בחומרה או פרוטוקולים קיימים שהמפרט שלהם דורש שימוש במונחים מסוימים.
  • כלול כלי איתור באגים KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer), מיועד לזיהוי דינמי תנאי המירוץ בתוך הליבה. השימוש ב-KCSAN נתמך בעת בניית GCC ו-Clang, ודורש שינויים מיוחדים בזמן הקומפילציה כדי לעקוב אחר גישה לזיכרון (נעשה שימוש בנקודות שבירה המופעלות בעת קריאה או שינוי של הזיכרון). המוקד של הפיתוח של KCSAN היה על מניעה חיובית כוזבת, מדרגיות וקלות שימוש.
  • נוסף מנגנון אוניברסלי מסירת הודעות מהקרנל למרחב המשתמש. המנגנון מבוסס על דרייבר הצינור הסטנדרטי ומאפשר להפיץ ביעילות הודעות מהקרנל על פני ערוצים הפתוחים בחלל המשתמש. נקודות קבלת הודעות הן צינורות הנפתחות במצב מיוחד ומאפשרות צבירת הודעות המתקבלות מהקרנל במאגר טבעת. הקריאה מתבצעת על ידי הפונקציה הרגילה read() . בעל הערוץ קובע אילו מקורות בקרנל יש לנטר ויכול להגדיר מסנן להתעלם מסוגים מסוימים של הודעות ואירועים. מבין האירועים, רק פעולות עם מפתחות נתמכות כרגע, כמו הוספה/הסרה של מפתחות ושינוי התכונות שלהם. אירועים אלו מתוכננים לשמש ב-GNOME.
  • המשך פיתוח של פונקציונליות 'pidfd' כדי לסייע בטיפול במצבי שימוש חוזר ב-PID (pidfd משויך לתהליך ספציפי ואינו משתנה, בעוד ש-PID יכול להיות משויך לתהליך אחר לאחר שהתהליך הנוכחי המשויך לאותו PID מסתיים). הגרסה החדשה מוסיפה תמיכה בשימוש ב-pidfd כדי לצרף תהליך למרחבי שמות (המאפשרת לציין pidfd בעת ביצוע קריאת המערכת של setns). שימוש ב-pidfd מאפשר לשלוט בהצמדה של תהליך למספר סוגים של מרחבי שמות בקריאה אחת, צמצום משמעותי של מספר קריאות המערכת הדרושות ויישום קובץ מצורף במצב אטומי (אם ההצמדה לאחד ממרחבי השמות נכשלת, האחרים לא יתחברו) .
  • נוספה קריאת מערכת חדשה faccessat2(), שונה מ
    faccessat() טיעון נוסף עם דגלים התואמים להמלצות POSIX (קודם לכן דגלים אלו עברו חיקוי בספריית C, וה-faccessat2 החדש מאפשר ליישם אותם בקרנל).

  • ב-Cgroup הוסיף הגדרה memory.swap.high שניתן להשתמש בה כדי להאט משימות שתופסות יותר מדי מקום החלפה.
  • לממשק ה-I/O האסינכרוני io_uring הוספה תמיכה עבור קריאת מערכת tee().
  • מנגנון נוסף"איטרטור BPF, שנועד להוציא את התוכן של מבני ליבה למרחב המשתמש.
  • מסופק היכולת להשתמש במאגר טבעת לחילופי נתונים בין תוכניות BPF.
  • לתוך המנגנון paddata, שנועד לארגן ביצוע מקביל של משימות בליבה, הוסיף תמיכה במשימות מרובות הליכי עם איזון עומסים.
  • במנגנון pstore, המאפשר לשמור מידע באגים על סיבת ההתרסקות באזורי זיכרון שאינם הולכים לאיבוד בין אתחול מחדש, הוסיף קצה אחורי לשמירת מידע לחסימת מכשירים.
  • מסניף ליבת PREEMPT_RT נקבע מחדש יישום מנעולים מקומיים.
  • נוסף API חדש להקצאת מאגר (AF_XDP), שמטרתו לפשט את הכתיבה של מנהלי התקנים ברשת עם תמיכה ב-XDP (eXpress Data Path).
  • עבור ארכיטקטורת RISC-V, הוטמעה תמיכה באיתור באגים ברכיבי ליבה באמצעות KGDB.
  • לפני שחרור 4.8, הדרישות לגרסה של GCC שניתן להשתמש בה לבניית הליבה הוגדלו. באחת המהדורות הבאות מתוכנן להעלות את הרף ל-GCC 4.9.
• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • ב-Device Mapper הוסיף מטפל חדש dm-ebs (הדמיית גודל בלוק), שניתן להשתמש בו כדי לחקות גודל בלוק לוגי קטן יותר (לדוגמה, כדי לחקות סקטורים של 512 בתים על דיסקים בגודל מגזר 4K).
  • מערכת הקבצים F2FS תומכת כעת בדחיסה באמצעות אלגוריתם LZO-RLE.
  • ב-dm-crypt הוסיף תמיכה במפתחות מוצפנים.
  • Btrfs שיפר את הטיפול בפעולות קריאה במצב קלט/פלט ישיר. בעת הרכבה מוּאָץ בדיקת תת-סעיפים וספריות שנמחקו שנותרו ללא הורה.
  • פרמטר "nodelete" נוסף ל-CIFS, המאפשר בדיקות הרשאות רגילות בשרת, אך אוסר על הלקוח למחוק קבצים או ספריות.
  • Ext4 שיפר את הטיפול בשגיאות ENOSPC בעת שימוש ב-multithreading. xattr הוסיפה תמיכה במרחב השמות gnu.* המשמש ב-GNU Hurd.
  • עבור Ext4 ו-XFS, תמיכה בפעולות DAX מופעלת (גישה ישירה למערכת הקבצים, עקיפת מטמון העמודים מבלי להשתמש ברמת התקן החסימה) ביחס לקבצים וספריות בודדות.
  • בשיחת מערכת statx() דגל נוסף STATX_ATTR_DAX, שכאשר מצוין, מאחזר מידע באמצעות מנוע ה-DAX.
  • EXFAT הוסיף תמיכה באימות אזור האתחול.
  • בשומן מְשׁוּפָּר טעינה יזומה של רכיבי FS. בדיקת כונן USB איטי בנפח 2TB הראתה ירידה בזמן השלמת הבדיקה מ-383 ל-51 שניות.
• תת מערכת רשת
  • בקוד לבקרת פעולת גשרי רשת הוסיף תמיכה בפרוטוקול MRP (Media Redundancy Protocol), המאפשר סובלנות לתקלות על ידי העברת מתגי Ethernet מרובים.
  • למערכת בקרת תנועה (Tc) הוסיף פעולת "שער" חדשה, המאפשרת להגדיר מרווחי זמן לעיבוד וביטול מנות מסוימות.
  • תמיכה בבדיקת כבל הרשת המחובר ואבחון עצמי של התקני רשת נוספה לקרנל ולכלי השירות ethtool.
  • תמיכה באלגוריתם MPLS (Multiprotocol Label Switching) נוספה למחסנית IPv6 לניתוב מנות באמצעות מיתוג תווית ריבוי פרוטוקולים (MPLS נתמך בעבר עבור IPv4).
  • נוספה תמיכה בהעברת מנות IKE (Internet Key Exchange) ו-IPSec דרך TCP (RFC 8229) כדי לעקוף חסימת UDP אפשרית.
  • נוסף מכשיר חסימת רשת rnbd, המאפשר לך לארגן גישה מרחוק להתקן חסימה באמצעות תעבורת RDMA (InfiniBand, RoCE, iWARP) ופרוטוקול RTRS.
  • בערימת TCP הוסיף תמיכה בדחיסת טווח בתגובות אישור סלקטיבי (SACK).
  • עבור IPv6 מוטמע תמיכה ב-TCP-LD (RFC 6069, שיבושי קישוריות ארוכים).
• Оборудование
  • מנהל ההתקן i915 DRM עבור כרטיסי מסך של אינטל כולל תמיכה בשבבי Intel Tiger Lake (GEN12) כברירת מחדל, עבורם מוטמע היכולת להשתמש במערכת SAGV (System Agent Geyserville) כדי להתאים באופן דינמי את התדר והמתח בהתאם לצריכת החשמל או דרישות הביצועים.
  • מנהל ההתקן amdgpu הוסיף תמיכה בפורמט הפיקסלים FP16 ויכולת עבודה עם מאגרים מוצפנים בזיכרון וידאו (TMZ, Trusted Memory Zone).
  • נוספה תמיכה בחיישני כוח עבור מעבדי AMD Zen ו-Zen2, כמו גם חיישני טמפרטורה עבור AMD Ryzen 4000 Renoir. תמיכה באחזור מידע על צריכת חשמל דרך הממשק מסופקת עבור AMD Zen ו-Zen2 RAPL (ריצה מגבלת כוח ממוצע).
  • נוספה תמיכה בפורמט המשנה של NVIDIA למנהל ההתקן של נובו. עבור gv100, הוטמעה היכולת להשתמש במצבי סריקה משולבים. נוסף זיהוי vGPU.
  • נוספה תמיכה עבור GPUs של Adreno A405, A640 ו-A650 למנהל ההתקן של MSM (Qualcomm).
  • נוסף מסגרת פנימית לניהול משאבי DRM (מנהל עיבוד ישיר).
  • נוספה תמיכה בסמארטפונים של Xiaomi Redmi Note 7 ו-Samsung Galaxy S2, כמו גם במחשבים ניידים של Elm/Hana Chromebook.
  • נוספו דרייברים עבור לוחות LCD: ASUS TM5P5 NT35596, Starry KR070PE2T, Leadtek LTK050H3146W, Visionox rm69299, Boe tv105wum-nw0.
  • נוספה תמיכה בלוחות ופלטפורמות ARM Renesas "RZ/G1H", Realtek RTD1195, Realtek RTD1395/RTD1619, Rockchips RK3326, AMLogic S905D, S905X3, S922XH, Olimex A20-OLinuXino-LIME-e, Check Point
    , Beacon i.MX8m-Mini, Qualcomm SDM660/SDM630, Xnano X5 TV Box, Stinger96, Beaglebone-AI.

  • נוספה תמיכה במעבד MIPS Loongson-2K (בקיצור Loongson64). עבור CPU Loongson 3, נוספה תמיכה בווירטואליזציה באמצעות היפרוויזר KVM.
  • נוסף
    תמיכה במעבד Baikal-T1 הרוסי ובמערכת-על-שבב המבוססת עליו BE-T1000. מעבד Baikal-T1 מכיל שתי ליבות P5600 MIPS 32 r5 סופר-סקלאריות הפועלות במהירות 1.2 גיגה-הרץ. השבב מכיל מטמון L2 (1 MB), בקר זיכרון DDR3-1600 ECC, יציאת 1Gb Ethernet, 10 יציאות Ethernet של 2Gb, בקר PCIe Gen.1 x3, 4 יציאות SATA 2, USB 3.0, GPIO, UART, SPI, I2.0C. המעבד מספק תמיכת חומרה לווירטואליזציה, הוראות SIMD ומאיץ קריפטוגרפי משולב של חומרה התומך ב-GOST 2-28147. השבב פותח באמצעות יחידת ליבת מעבד MIPS89 P32 Warrior ברישיון מבית Imagination Technologies.

במקביל, קרן התוכנה החופשית של אמריקה הלטינית נוצר
אפשרות ליבה חינמית לחלוטין 5.8 - Linux-libere 5.8-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 Atom ISP Video, MediaTek 7663 USB/7915 PCIe, Realtek 8723DE WiFi, Renesas PCI xHCI, HabanaLabs Gaudi, Enhanced Asynchronous Sample Rate Converter, Maxim Integrated MAX98390 Speaker Connected Process38060 Home. ו-I2C EEPROM Slave. קוד ניקוי כתמים מעודכן ב-Adreno GPU, HabanaLabs Goya, מסך מגע x86, מנהלי התקנים ותתי מערכות vt6656 ו-btbcm.

מקור: OpenNet.ru