מהדורת ליבת לינוקס 6.1

לאחר חודשיים של פיתוח, Linus Torvalds הציג את המהדורה של ליבת לינוקס 6.1. בין השינויים הבולטים: תמיכה בפיתוח דרייברים ומודולים בשפת Rust, מודרניזציה של המנגנון לקביעת דפי זיכרון משומשים, מנהל זיכרון מיוחד לתוכניות BPF, מערכת לאבחון בעיות זיכרון KMSAN, ה-KCFI (Kernelk Control -Flow Integrity) מנגנון הגנה, הכנסת עץ מבנה מייפל.

הגרסה החדשה כוללת 15115 תיקונים מ-2139 מפתחים, גודל התיקון הוא 51 מגה-בייט, שהוא קטן פי 2 בערך מגודל התיקונים מגרעין 6.0 ו-5.19. השינויים השפיעו על 13165 קבצים, נוספו 716247 שורות קוד ו-304560 שורות נמחקו. כ-45% מכל השינויים שהוצגו ב-6.1 קשורים למנהלי התקנים, כ-14% מהשינויים קשורים לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 14% קשורים לערימת הרשת, 3% קשורים למערכות קבצים ו-3% קשורים לתתי מערכות ליבה פנימיות.

חידושים מרכזיים בקרנל 6.1:

• שירותי זיכרון ומערכת
  • נוספה את היכולת להשתמש ב- Rust כשפה שנייה לפיתוח מנהלי התקנים ומודולי ליבה. הסיבה העיקרית לתמיכה ב- Rust היא להקל על כתיבת מנהלי התקנים בטוחים ואיכותיים על ידי הפחתת הסבירות לביצוע שגיאות בעת עבודה עם זיכרון. תמיכת Rust מושבתת כברירת מחדל ואינה גורמת לכך ש- Rust נכלל כתלות נדרשת לבניית ליבה. הקרנל אימצה עד כה גרסה מינימלית ומופשטת של התיקונים, שצומצמה מ-40 ל-13 אלף שורות קוד ומספקת רק את המינימום הדרוש, המספיק לבניית מודול ליבה פשוט שנכתב בשפת Rust. בעתיד, מתוכנן להגדיל בהדרגה את הפונקציונליות הקיימת, תוך העברת שינויים אחרים מסניף Rust-for-Linux. במקביל, מפותחים פרויקטים לשימוש בתשתית המוצעת לפיתוח דרייברים עבור כונני NVMe, פרוטוקול הרשת 9p ו-Apple M1 GPU בשפת Rust.
  • עבור מערכות המבוססות על ארכיטקטורות AArch64, RISC-V ו-LoongArch עם EFI, הוטמעה היכולת לטעון ישירות תמונות ליבה דחוסות. נוספו מטפלים לטעינה, הפעלה ופריקה של תמונות ליבה, שנקראו ישירות מ-EFI zboot. כמו כן נוספו מטפלים להתקנה ומחיקה של פרוטוקולים ממסד הנתונים של פרוטוקולי EFI. בעבר, פריקת אריזה בוצעה על ידי טוען אתחול נפרד, אך כעת ניתן לעשות זאת על ידי מטפל בקרנל עצמו - תמונת הליבה נוצרת כיישום EFI.
  • ההרכב כולל חלק מהטלאים עם יישום מודל ניהול זיכרון רב-שכבתי, המאפשר לך להפריד בין מאגרי זיכרון עם מאפייני ביצועים שונים. לדוגמה, העמודים הנפוצים ביותר עשויים להיות מאוחסנים בזיכרון המהיר ביותר, בעוד שהעמודים הנדירים ביותר עשויים להיות מאוחסנים בזיכרון איטי יחסית. Kernel 6.1 מציג מנגנון לקביעה היכן ממוקמים דפים בשימוש רב בזיכרון איטי כך שניתן לקדם אותם לזיכרון מהיר, וכן מציג מושג כללי של שכבות זיכרון והביצועים היחסיים שלהם.
  • הוא כולל את מנגנון MGLRU (Multi-Generational LRU), המחליף את מימוש ה-LRU הישן (Least Recently Used) המבוסס על שני תורים עם מבנה רב-שלבי הקובע טוב יותר אילו דפי זיכרון נמצאים בפועל בשימוש ואילו ניתן לדחוף החוצה. מחיצת ההחלפה.
  • נוספה תמיכה במבנה הנתונים של "עץ מייפל" שהוצע על ידי מהנדסי אורקל, אשר ממוקם כתחליף יעיל יותר למבנה "עץ אדום-שחור". Maple tree הוא גרסה של B-tree התומכת באינדקס טווחים ונועד לעשות שימוש יעיל במטמון של מעבדים מודרניים. חלק מתתי מערכות ניהול הזיכרון כבר הועברו לעץ מייפל, מה שהשפיע לטובה על הביצועים שלהן. בעתיד, ניתן להשתמש בעץ מייפל כדי ליישם נעילת טווח.
  • היכולת ליצור תוכניות BPF "הרסניות" שתוכננו במיוחד כדי ליזום כיבוי חירום באמצעות הקריאה crash_kexec() נוספה לתת-מערכת BPF. תוכניות BPF כאלה עשויות להידרש למטרות איתור באגים כדי ליזום יצירת dump קריסה בנקודת זמן מסוימת. כדי לגשת לפעולות הרסניות בעת טעינת תוכנית BPF, עליך לציין את הדגל BPF_F_DESTRUCTIVE, להפעיל sysctl kernel.destructive_bpf_enabled, ולהיות בעל זכויות CAP_SYS_BOOT.
  • עבור תוכניות BPF, ניתן למנות רכיבי cgroup, כמו גם למנות משאבים (קבצים, vma, תהליכים וכו') של שרשור או משימה ספציפיים. סוג מפה חדש יושם ליצירת מאגרי טבעת למשתמש.
  • נוספה קריאה מיוחדת להקצאת זיכרון בתוכניות BPF (מקצה זיכרון), המספקת הקצאת זיכרון בטוחה יותר בהקשר BPF מאשר ה-kmalloc(הסטנדרטי).
  • החלק הראשון של השינויים שולב, ומספק את היכולת ליצור דרייברים עבור התקני קלט עם ממשק HID (Human Interface Device), המיושם בצורה של תוכניות BPF.
  • הליבה הסירה לחלוטין את הקוד כדי לתמוך בפורמט קובץ ההפעלה a.out, שהוצא משימוש במהדורה 5.1 והושבת עבור ארכיטקטורות עיקריות מאז גרסאות 5.18 ו-5.19. 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.
  • עבור מערכות המבוססות על ארכיטקטורת ערכת ההוראות של LoongArch המשמשת במעבדי Loongson 3 5000 ומיישמות את ה-RISC ISA החדש, בדומה ל-MIPS ו-RISC-V, מיושמת תמיכה באירועי מדידת ביצועים (perf events), הידור kexec, kdump ו-BPF JIT .
  • ממשק ה-I/O האסינכרוני של io_uring מציע מצב חדש, IORING_SETUP_DEFER_TASKRUN, המאפשר לדחות זמנית עבודה הקשורה למאגר צלצול עד להגשת בקשת אפליקציה, שניתן להשתמש בה לעבודת אצווה ולמנוע בעיות חביון עקב קדימות. זמן לא נכון.
  • לתהליכים במרחב המשתמש ניתנת היכולת ליזום המרה של מגוון דפי זיכרון רגילים לסט של דפי זיכרון גדולים (Transparent Huge-Pages).
  • נוסף יישום של התקן /dev/userfaultfd, המאפשר גישה לפונקציונליות של קריאת המערכת userfaultfd() באמצעות זכויות גישה ב-FS. הפונקציונליות userfaultfd מאפשרת לך ליצור מטפלים לגישה לדפי זיכרון לא מוקצים (תקלות עמוד) במרחב המשתמש.
  • הדרישות לגרסה של כלי השירות GNU Make הוגדלו - לפחות גרסה 3.82 נדרשת כעת לבניית הליבה.
• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • בוצעו אופטימיזציות משמעותיות של ביצועים למערכת הקבצים Btrfs; בין היתר, הביצועים של קריאת FIEMAP ioctl הוגדלו בסדרי גודל. נוספה תמיכה בכתיבת אחסון אסינכרוני עבור יישומים המשתמשים ב-io_uring. נוספה תמיכה בקבצים המוגנים ב-fs-verity לפעולת "שליחה".
  • מערכת הקבצים ext4 הוסיפה אופטימיזציות של ביצועים הקשורות לתחזוקת יומן ותפעול לקריאה בלבד.
  • מערכת הקבצים EROFS (Enhanced Read-Only File System), המיועדת לשימוש במחיצות נגישות במצב קריאה בלבד, מיישמת את היכולת לשתף נתונים משוכפלים במערכות קבצים שונות.
  • קריאת המערכת statx() נוספה כדי להציג מידע לגבי האם ניתן להחיל קלט/פלט ישיר על קובץ.
  • תמיכה ביצירת קבצים זמניים עם דגל O_TMPFILE נוספה למערכת המשנה FUSE (מערכות קבצים במרחב המשתמש).
• וירטואליזציה ואבטחה
  • היישום של מנגנון ההגנה של CFI (Control Flow Integrity) הוחלף, תוך הוספת בדיקות לפני כל קריאה עקיפה של פונקציה כדי לזהות כמה צורות של התנהגות לא מוגדרת שעלולה להוביל להפרה של הוראת הביצוע הרגילה (זרימת בקרה) בתור תוצאה של שימוש בניצולים שמשנים מצביעים לפונקציות המאוחסנות בזיכרון. היישום הסטנדרטי של CFI מפרויקט LLVM הוחלף באופציה המבוססת גם היא על שימוש ב-Clang, אך מותאמת במיוחד להגנה על תת-מערכות ברמה נמוכה ועל ליבות מערכת ההפעלה. ב-LLVM, יישום חדש יוצע במהדורת Clang 16 ותופעל עם האפשרות "-fsanitize=kcfi". ההבדל העיקרי ביישום החדש הוא שהוא אינו קשור למיטובי זמן קישור (LTO) ואינו גורם לכך שמצביעי פונקציות מוחלפים בקישורים בטבלת הקפיצה.
  • עבור מודולי LSM (Linux Security Module), ניתן ליצור מטפלים שיירטו פעולות ליצירת מרחבי שמות.
  • כלים מסופקים לאימות חתימות דיגיטליות PKCS#7 בתוכניות BPF.
  • היכולת להיפתח במצב לא חוסם (O_NONBLOCK), אשר הוסרה בטעות בליבה 5.6, הוחזרה ל-/dev/random.
  • במערכות עם ארכיטקטורת x86, נוספה אזהרה במקרה של מיפוי של דפי זיכרון על ידי תת-מערכות ליבה המאפשרות בו זמנית ביצוע וכתיבה. בעתיד נשקלת האפשרות לאסור לחלוטין מיפוי זיכרון כזה.
  • נוסף מנגנון איתור באגים של KMSAN (Kernel Memory Sanitizer) לאיתור שימוש בזיכרון לא מאותחל בליבה, כמו גם דליפות זיכרון לא אתחול בין שטח המשתמש והמכשירים.
  • בוצעו שיפורים במחולל המספרים הפסאודו-אקראיים של CRNG המאובטח בקריפטו המשמש בקריאה האקראית. השינויים הוכנו על ידי ג'ייסון א. דוננפלד, מחבר ה-VPN WireGuard, ונועדו לשפר את האבטחה של חילוץ מספרים שלמים פסאודו אקראי.
• תת מערכת רשת
  • מחסנית ה-TCP מספקת את היכולת (מושבת כברירת מחדל) להשתמש בטבלאות Hash של socket בנפרד עבור כל מרחב שמות, מה שמשפר את הביצועים במערכות עם מספר רב של מרחבי שמות.
  • הוסר קוד כדי לתמוך בפרוטוקול DECnet מדור קודם. בדלי ה-API של מרחב המשתמש נותרים במקומם כדי לאפשר הידור של יישומים המשתמשים ב-DECnet, אך יישומים אלו לא יוכלו להתחבר לרשת.
  • פרוטוקול netlink מתועד.
• Оборудование
  • מנהל ההתקן של amdgpu הוסיף תמיכה בהעברת DSC (Display Stream Compression) לדחיסת נתונים ללא אובדן בעת ​​החלפת מידע עם מסכים התומכים ברזולוציות גבוהות מאוד. העבודה נמשכת לספק תמיכה לפלטפורמות AMD RDNA3 (RX 7000) ו-CDNA (Instinct). נוספה תמיכה עבור DCN 3.2, SMU 13.x, NBIO 7.7, GC 11.x, PSP 13.x, SDMA 6.x ו-GMC 11.x IP. מנהל ההתקן amdkfd (עבור מעבדי AMD דיסקרטיים כגון Polaris) מספק תמיכה עבור GFX 11.0.3.
  • מנהל ההתקן i915 (Intel) כולל תמיכה ב- Meteor Lake GPU. Meteor Lake ו-GPUs חדשים יותר תומכים בממשק DP 2.0 (DisplayPort). נוספו מזהים לכרטיסי מסך המבוססים על המיקרו-ארכיטקטורה של Alder Lake S.
  • נוספה תמיכה בתתי מערכות שמע המיושמות במעבדי Apple Silicon, Intel SkyLake ו-Intel KabyLake. מנהל התקן השמע CS35L41 HDA תומך במצב שינה. נוספה תמיכה ב-ASoC (ALSA System on Chip) עבור שבבי אודיו משולבים Apple Silicon, AMD Rembrant DSPs, AMD Pink Sardine ACP 6.2, Everest ES8326, Intel Sky Lake ו-Kaby Lake, Mediatek MT8186, NXP i.MX8ULP DSPs, Qualcomm SC8280XP, SM SM8250 וטקסס אינסטרומנטס SRC8450
  • נוספה תמיכה עבור לוחות LCD Samsung LTL101AL01, B120XAN01.0, R140NWF5 RH, Densitron DMT028VGHMCMI-1A TFT, AUO B133UAN02.1, IVO M133NW4J-R3, Innolux N120ACA-EA, B1ACA-EA, B116ACA-EA. -N01.6, INX N116BCA- EA21 , INX N116BCN-EA2, Multi-Inno Technology MI116FT-1.
  • נוספה תמיכה בבקרי AHCI SATA המשמשים ב-Baikal-T1 SoC.
  • נוספה תמיכה בשבבי בלוטות' MediaTek MT7921, Intel Magnetor (CNVi, קישוריות משולבת), Realtek RTL8852C, RTW8852AE ו-RTL8761BUV (Edimax BT-8500).
  • מנהל ההתקן ath11k עבור המודולים האלחוטיים של Qualcomm הוסיף תמיכה בסריקה ספקטרלית בטווח 160 מגה-הרץ, הטמיע NAPI מרובי הליכי הליכי ותמיכה משופרת עבור שבבי Wi-Fi של Qualcomm WCN6750.
  • נוספו דרייברים למקלדת PinePhone, משטחי מגע InterTouch (ThinkPad P1 G3), X-Box Adaptive Controller, PhoenixRC Flight Controller, VRC-2 Car Controller, DualSense Edge Controller, IBM לוח הפעלה, שלטים של XBOX One Elite, טאבלטים XP-PEN Deco Pro S ו-Intuos Pro Small (PTH-460).
  • נוסף מנהל התקן עבור מאיצים קריפטוגרפיים של Aspeed HACE (Hash and Crypto Engine).
  • נוספה תמיכה בבקרי Thunderbolt/USB4 Intel Meteor Lake משולבים.
  • נוספה תמיכה בסמארטפונים של Sony Xperia 1 IV, Samsung Galaxy E5, E7 ו-Grand Max, Pine64 Pinephone Pro.
  • נוספה תמיכה עבור ARM SoC ולוחות: AMD DaytonaX, Mediatek MT8186, Rockchips RK3399 ו-RK3566, TI AM62A, NXP i.MX8DXL, Renesas R-Car H3Ne-1.7G, Qualcomm IPQ8064-v2.0, IPQ8062, IPQSL 8065, IPQSL 8, IPQ BL i.MX8195MM OSM-S, MT4 (Acer Tomato), Radxa ROCK 4C+, NanoPi R1S Enterprise Edition, JetHome JetHub DXNUMXp. מנהלי התקנים מעודכנים עבור SoC Samsung, Mediatek, Renesas, Tegra, Qualcomm, Broadcom ו-NXP.

במקביל, קרן התוכנה החופשית של אמריקה הלטינית יצרה גרסה של הליבה החופשית לחלוטין 6.1 - Linux-libre 6.1-gnu, מנוקה מאלמנטים של קושחה ומנהלי התקנים המכילים רכיבים לא חופשיים או קטעי קוד, שהיקפם הוא מוגבל על ידי היצרן. המהדורה החדשה מנקה את מנהלי ההתקן החדשים של rtw8852b וקבצי DTS עבור SoCs שונים של Qualcomm ו-MediaTek עם מעבדים המבוססים על ארכיטקטורת AArch64. קוד ניקוי כתמים מעודכן במנהלי התקנים ובתתי מערכות amdgpu, i915, brcmfmac, r8188eu, rtw8852c, Intel ACPI. ניקוי של מנהלי התקנים מיושנים tm6000 כרטיסי טלוויזיה, cpia2 v4l, sp8870, av7110 תוקן.

מקור: OpenNet.ru