שחרור ליבה Linux 6.18

לאחר חודשיים של פיתוח, לינוס טורוואלדס שחרר את הליבה. Linux 6.18. Среди наиболее заметных изменений: dm-pcache для дискового кэширования в энергонезависимой памяти (PMEM), удаление Bcachefs, online-режим проверки XFS, драйверы Binder (Android IPC) и Tyr (GPU Mali) на Rust, возможность создания USB-драйверов на Rust, оптимизация кэширования в аллокаторе памяти SLUB, адресация пространств имён по файловым дескрипторам, ускорение работы подкачки (swap), верификация BPF-программ по цифровой подписи, виртуализация Intel CET в KVM, сетевой протокол PSP (гибрид TLS и IPsec), поддержка IP-расширения AccECN, оптимизация UDP-стека.

הגרסה החדשה כוללת 15035 תיקונים מ-2217 מפתחים, גודל התיקון הוא 45 מגה-בייט (השינויים השפיעו על 13142 קבצים, 601897 שורות קוד נוספו, 355006 שורות נמחקו). בגרסה האחרונה היו 14334 תיקונים מ-2118 מפתחים, גודל התיקון היה 46 מגה-בייט. כ-40% מכלל השינויים שהוצגו בגרסה 6.18 קשורים למנהלי התקנים, כ-16% מהשינויים קשורים לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 12% קשורים למחסנית הרשת, 5% קשורים למערכות קבצים ו-3% קשורים לתת-מערכות ליבה פנימיות.

תכונות חדשות עיקריות בליבת 6.18 (1, 2, 3):

• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים
  • המטפל dm-pcache נוסף ל-Device Mapper כדי להשתמש בזיכרון מתמשך (זיכרון CXL שמקבל מענה דרך התקן DAX) כמטמון נוסף בעל ביצועים גבוהים מול כונני דיסק או הבזק מסורתיים איטיים יותר. Dm-pcache מבטיח שתוכן המטמון יישמר במקרה של קריסה (בטוח מפני קריסה) על ידי שימוש בזיכרון לא נדיף, שכפול מטא-נתונים ואימות שלמות הנתונים והמטא-נתונים באמצעות סכומי בדיקה של CRC32. נכון לעכשיו, רק אחסון במטמון של כתיבה חוזרת נתמך.
  • קוד מערכת הקבצים Bcachefs הוסר מהליבה, וכעת יופץ כמודול חיצוני שנבנה באמצעות שרשרת הכלים DKMS (תמיכה במודול ליבה דינמית). קוד Bcachefs עשוי להיות מוכנס מחדש לליבה לאחר שקנט אוברסטריט יוכיח את יכולתו לתקשר בצורה נכונה עם מפתחי ליבה אחרים ולפעול לפי הנחיות הפיתוח שנקבעו.
  • הדגל RWF_NOSIGNAL נוסף לקריאה למערכת pwritev2() כדי להשבית שליחת אות SIGPIPE בעת כתיבה ל-pipes או sockets ללא שם.
  • אפשרות הרכבה מסוג "pidns" נוספה ל-Procfs לצורך ציון מרחבי שמות של מזהי תהליכים (מרחבי שמות PID). לדוגמה: "mount -t proc -o pidns=/proc/self/ns/pid proc /tmp/proc".
  • מערכת XFS הוכרזה כיציבה ומופעל כברירת מחדל לשימוש בכלי השירות fsck כדי לבדוק ולתקן בעיות שזוהו באופן מקוון, מבלי לבטל את טעינת מערכת הקבצים. קריאות המערכת file_getattr ו-file_setattr נוספו לשינוי התכונות של קבצים מיוחדים (כל inode). האפשרויות XFS_SUPPORT_V4 (XFS גרסה 4) ו-XFS_SUPPORT_ASCII_CI (מצב ASCII שאינו תלוי רישיות) מושבתות כעת כברירת מחדל ב-KConfig והוצאו משימוש. אפשרויות הטעינה attr2, noattr2, ikeep ו-noikeep, שהוצאו משימוש, הוסרו.
  • MD RAID מיישם סוג חדש של מפות סיביות - llbitmap (מפת סיביות ללא נעילה), אשר פועלת ללא נעילות ומספקת ביצועים גבוהים יותר.
  • מידע הקשור להצפנה ואימות (המצביעים i_crypt_info ו-i_verity_info) הועבר אל מחוץ למבנה הכללי של "inode". שינוי זה מפחית את צריכת הזיכרון במערכות קבצים שאינן תומכות בהצפנה ואימות.
  • תת-המערכת FUSE תומכת כעת בקריאה למערכת copy_file_range() ובהעתקה ישירה של טווח באמצעות סוג גודל של 64 סיביות (בעבר, רק גודל של 32 סיביות נתמך). נוספה תמיכה באתחול סינכרוני במהלך הרכבה (FUSE_DEV_IOC_SYNC_INIT).
  • מערכת הקבצים ext4 תומכת כעת בשימוש במזהי משתמש (uid) ובמזהי קבוצה (gid) של 32 סיביות בעת גישה לבלוקים שמורים. נוספו פעולות Ioctl להגדרה וקריאה של פרמטרי סופר-בלוק עבור מערכות קבצים מותקנות (tune2fs יכול כעת לשנות פרמטרי סופר-בלוק מבלי לדרוש גישת כתיבה להתקן הבלוק). הגדרות ספציפיות ל-ext3 שהוצאו משימוש הוסרו לחלוטין.
  • אפשרות הרכבה מסוג "lookup_mode" נוספה לקובץ f2fs לבחירת מצב החיפוש: perf (חיפוש גיבוב), compat (חיפוש ליניארי) או auto (בחירה אוטומטית). שינוי המצב שימושי עבור תצורות עם ספריות שאינן תלויות רישיות. ניתן למצוא את מצב החיפוש הנוכחי בקובץ "/sys/fs/f2fs/". "/effective_lookup_mode". נוספה היכולת לשמור inodes נגישים רק למשתמשים בעלי זכויות יוצרים.
  • Overlayfs תומך כעת בפעולה שאינה תלוית רישיות, שניתן להפעיל אותה ברמת שכבת מערכת הקבצים (הגדרה עבור ספריות בודדות אינה נתמכת עדיין).
  • BTRFS משפר את ביצוע פעולות מקביליות עם עומסי קריאה גבוהים ועומסי כתיבה נמוכים, מקצר את זמני ביצוע הפעולות ומקצר משמעותית את זמן הסנכרון (מדקות לעשרות שניות). כעת זמינה האפשרות להשתמש בבלוקים (bs) הגדולים מדף זיכרון (ps).
  • פרמטר נוסף ל-ksmbd (שרת SMB מבוסס ליבה) כדי להגביל את המספר המרבי של חיבורים משרת אחד. כתובות IPsmbdirect, smbclient ו-smbserver הועברו לשימוש במבני ליבה סטנדרטיים.
  • SQUASHFS תומך כעת באפשרויות SEEK_DATA ו-SEEK_HOLE בקריאה למערכת lseek() כדי לחפש נתונים וחורים בקבצים דלילים. מספר בדיקות הראו שיפור ביצועים של עד פי 150 עבור העתקת קבצים דלילים.
  • EXFAT תומך כעת בקבצי ioctl FS_IOC_GETFSLABEL ו-FS_IOC_SETFSLABEL לקריאה וכתיבה של תוויות מחיצה. כעת הוא מאפשר שינוי אפשרויות הרכבה במהלך הרכבה מחדש. ביצועי טעינת מפת הסיביות שופרו.
  • NTFS3 מוסיף תמיכה עבור ioctls FS_IOC_GETFSLABEL ו- FS_IOC_SETFSLABEL לקריאה והגדרה של תוויות מחיצה.
• שירותי זיכרון ומערכת
  • В состав принята реализация механизма межпроцессного взаимодействия Binder, написанная на языке Rust. Binder используется в Android לארגן אינטראקציה בין תהליכים וקריאות למתודה מרוחקת (תהליך אחד Android עשוי לקרוא לשיטה או פונקציה בתהליך אחר Android, используя Binder для идентификации, вызова и передачи аргументов между процессами). Код Binder был переписан на языке Rust в рамках инициативы Google по усилению защищённости Android.
  • SLUB, מקצה הזיכרון של הליבה, מיישם שכבת מטמון אופציונלית של "שעפות". הוא משתמש במספר מטמונים, כל אחד משויך לליבת מעבד נפרדת, מה שמאפשר למקם פעולות הקצאת ודילוקאציה של זיכרון לליבה אחת. מטמון זה משפר את ביצועי הקצאת ודילוקאציה של זיכרון בליבה על ידי ביטול פרימיטיבים של סנכרון מיותרים הנדרשים כאשר מעורבים ליבות מעבד מרובות. בבדיקות שלנו, שיפור הביצועים נע בין 6.3% ל-31%, בהתאם לעומס העבודה.
  • נוספה היכולת ליצור תיאורי קבצים המשויכים למרחב שמות ספציפי. בניגוד לגישה למרחבי שמות באמצעות מזהים (/proc/ (/ns/), מתאר הקובץ מוקצה למרחב שמות ספציפי ומונע מהמזהה להיות מוקצה מחדש והצבעה לאובייקט אחר. בדומה ל-pidfds, פתיחת מתארי קבצים המפנים למרחבי שמות מתבצעת באמצעות הפונקציות open_by_handle_at() ו-name_to_handle_at().
  • מנגנון "טבלת החלפה" יושם כדי לשפר את ביצועי ההחלפה. שיפור זה מושג על ידי הפחתת מחלוקת מטמון החלפה, חיפושי מטמון יעילים יותר והפחתת פיצול. קצה אחורי מבוסס טבלת החלפה משמש לאחסון במטמון החלפה במקום קצה אחורי XArray והביא לשיפור ביצועים ממוצע של 5-20%. במבחן usemem, התפוקה גדלה ב-17-28%, במבחן שיפוץ ליבה מרובת-הליכי משנה, זמן הבנייה ירד ב-1.12-3.19%, ומבחן redis-benchmark עם BGSAVE הראה עלייה של 6-7% במספר הבקשות שעובדו.
  • תת-מערכת Zswap הועברה לשימוש ישיר במערכת הקצאת הזיכרון zsmalloc במקום בשכבת zpool, שכבר אינה בשימוש בשום מקום וכעת הוסרה מהליבה.
  • כדי לשלוט בהתנהגות טוען האתחול של המיקרו-קוד במערכות x86, יושמה אפשרות שורת הפקודה "microcode=flaglist". בצורתה הנוכחית, אפשרות חדשה זו מחליפה את "microcode.force_minrev" וגם מאפשרת לך לציין את גרסת המיקרו-קוד המינימלית המותרת לאתחול.
  • החלה עבודה על ארגון מחדש של מבנה ה"עמוד" המנופח יתר על המידה המשמש לניהול דפי RAM. הסוג 'memdesc_flags_t' נוסף עבור שדות עם דגלים לשימוש כללי שניתן להשתמש בהם לאחר ההפרדה העתידית הצפויה של מבנים נפרדים עבור לוחות ודפים ממבנה ה"עמוד".
  • עבור ארכיטקטורת nios2 המשמשת במעבדי Altera Nios II (מעבד רך מבוסס FPGA), יושמה תמיכה בקריאה למערכת clone3().
  • המאפיין "transitional" נוסף לתצורת הליבה (KConfig). ניתן להשתמש בו כדי לסמן הגדרות שאינן חשופות בממשקי משתמש, כגון "make menuconfig", ואינן כלולות בקבצי תצורה שנוצרו. המטרה העיקרית של מאפיין זה היא לפשט את אפשרויות שינוי השם תוך שמירה על תאימות לאחור.
  • Минимальная версия компилятора Clang, которым может быть собрано ядро, повышена до инструментария LLVM 15. В Debian 12 ו- Ubuntu 22.04 поставляется LLVM 14.
  • המשך העברת שינויים מענף Rust-for-Linux, связанных с использованием языка Rust в качестве второго языка для разработки драйверов и модулей ядра (поддержка Rust не активна по умолчанию, и не приводит ко включению Rust в число обязательных сборочных зависимостей к ядру). В новой версии для кода на языке Rust реализованы атомарные операции с памятью, структура maple tree, возможность создания файлов DebugFS и функции для манипуляции битовыми картами. Расширен доступ к API для разработки драйверов. Добавлен полный набор абстракций для разработки драйверов USB-устройств (пример USB-драйвера). В утилиту perf добавлена поддержка отладочных символов, генерируемых компилятором rustc.
• וירטואליזציה ואבטחה
  • נוספה תמיכה באימות קריפטוגרפי של תוכניות BPF שהורדו באמצעות חתימה דיגיטלית. יכולת זו תורחב עוד יותר ותכלול כלים להגדרת כללים להורדת תוכניות BPF חתומות ולאפשר למשתמשים לא מורשים להשתמש בתוכניות BPF מאומתות.
  • היפר-ויזור KVM מיישם תמיכה בהרחבת הווירטואליזציה של Intel CET (טכנולוגיית אכיפת זרימה של בקרת זרימת נתונים), אשר מגנה מפני פרצות שימוש בטכניקות ROP (תכנות מונחה החזרה). הגנה זו פועלת על ידי אחסון כתובת ההחזרה של פונקציה לא רק במחסנית הרגילה אלא גם במחסנית צל נפרדת, שלא ניתן לשנותה ישירות.
  • נוספה היכולת להשתמש ביותר מ-255 מעבדים באורחים המריצים את ההיפר-ויזור של Bhyve על גבי מארחי FreeBSD 15.
  • Добавлена прослойка dibs (Direct Internal Buffer Sharing) для управляемого совместного использования буферов внутри изолированной среды, такой как гипервизор или экземпляр ядра Linux.
  • В подсистему аудита добавлена поддержка работы c несколькими одновременно включёнными модулями LSM (Linux Security Module).
  • נוסף דרייבר virtio spi-virtio לגישה להתקן SPI (ממשק היקפי טורי) מ- מכונות וירטואליות.
  • מערכת ההיפר-ויזור של ה-KVM תומכת כעת במצב הסתרת טקסט מוצפן של SEV-SNP, החוסם קריאת טקסט מוצפן של זיכרון מערכת אורח מוגן על גבי מעבד לא מורשה.
  • נוסף מנהל התקן qtee עבור סביבות TEE (סביבת ביצוע מהימנה) של שבבי Qualcomm.
• תת מערכת רשת
  • תמיכה בחיבורי TCP מוצפנים נוספה באמצעות פרוטוקול האבטחה של PSP (PSP), שפותח על ידי גוגל להצפנת תעבורה בין מרכזי נתונים. PSP מספק הצפנה, בקרת שלמות קריפטוגרפית ואימות מקור, תוך מימוש שילוב ייחודי של יכולות TLS ו-IPsec. PSP מיישם הצפנה ברמת חיבורי רשת בודדים, ולא ברמת ערוץ התקשורת כולו. PSP משתמש במפתחות הצפנה נפרדים עבור חיבורי TCP מנהור שונים כדי לבודד באופן מוחלט תעבורה מיישומים ומטפלים שונים. כדי להפחית את עומס המעבד, פעולות ההצפנה והפענוח מועברות לכרטיסי רשת (offload). UDP משמש כפרוטוקול העברת נתונים, שדרכו מועבר תוכן חבילת ה-TCP המקורית.
    
  • נוספה תמיכה ראשונית עבור ההרחבה Accurate Explicit Congestion Notification (AcECN). הרחבה זו היא גרסה משופרת של ההרחבה ECN המאפשרת למארחים לסמן חבילות IP במקרה של עומס במקום להשמיט אותן, מה שמאפשר לזהות את תחילת העומס בערוצי תקשורת ללא אובדן חבילות. להרחבת ה-ECN המקורית יש מגבלה של מתן אפשרות להפעלת אות עומס אחד בלבד במהלך סיבוב TCP יחיד (RTT, Round-Trip Time, שליחת בקשה וקבלת תגובה). AccECN מסיר מגבלה זו ומאפשר למקבל לשדר יותר מאות עומס אחד לשולח בכותרת חבילת ה-TCP. אלגוריתמים לבקרת עומס יכולים להשתמש במידע זה כדי להגיב בצורה מדויקת יותר לעומס ולהימנע מהפחתה פתאומית של קצב החבילות כאשר מתרחש עומס קל.
  • מחסנית ה-UDP עברה אופטימיזציה לעיבוד חבילות נכנסות תחת התקפות DDoS, אשר גורמות למספר רב של חבילות להגיע לשקע UDP אחד או יותר. אופטימיזציות, כגון הפחתת מתחרים, אופטימיזציה של פריסת מבני הנתונים בזיכרון ושימוש בנעילות תואמות NUMA (גישה לזיכרון לא אחידה), הגדילו את ביצועי קליטת חבילות UDP ב-47% או יותר בתנאים קיצוניים.
  • היכולת להשבית אחסון קלט/פלט במטמון בשרת NFS יושמה, מה שמאפשר שימוש בשרת NFS במערכות עם זיכרון מוגבל (למשל, סביבות ענן מוגבלות). השבתת המטמון יכולה להיות שימושית גם בשרתי NFS עמוסים מאוד כדי למנוע פינוי נתונים הקשורים לאחסון מקומי מהמטמון עקב זיכרון שמתפנה עבור מטמון NFS.
  • הגודל המרבי של מאגרים של חבילות נכנסות ויוצאות עבור שקעי רשת (net.core.rmem_max ו- net.core.wmem_max) הוגדל מ-2 מגה-בייט ל-4 מגה-בייט. גודל ברירת המחדל נותר ללא שינוי (net.core.rmem_default ו- net.core.wmem_default = 2 מגה-בייט).
  • נוסף מנהל התקן עבור מאיץ הרשת Qualcomm PPE (Packet Processing Engine) המשמש ב-Qualcomm IPQ9574 SoC.
• Оборудование
  • דרייבר Tyr, שנכתב ב-Rust, שולב בליבת המערכת. הוא תומך במעבדי ARM Mali המשתמשים בטכנולוגיית Command Stream Frontend (CSF), כגון Mali G310, G510 ו-G710. הדרייבר עדיין אינו מוכן לשימוש קבוע על ידי משתמשים רגילים ונחשב כאב טיפוס ניסיוני לבדיקת הפשטות לפיתוח דרייברים ב-Rust.
  • תמיכה במשטחי מגע עם משוב הפטי וחיישני לחץ נוספה לדרייברים עבור התקני קלט HID (התקן ממשק אנושי).
  • העבודה על מנהל ההתקן Xe DRM (Direct Rendering Manager) עבור כרטיסי מסך (GPU) נמשכה, המבוסס על ארכיטקטורת Intel Xe, המשמשת בכרטיסי מסך מסדרת Intel Arc ובכרטיסי מסך משולבים, החל ממעבדי Tiger Lake. הגרסה החדשה מוסיפה את ממשק madvise, מאפשרת תמיכה ב-SR-IOV PF (Single Root I/O Virtualization Physical Function), מוסיפה תמיכה במצב Intel PSMI לאימות חומרה, מבטיחה עיבוד של מידע שגיאה המועבר על ידי הקושחה, מיישמת את פרופיל צריכת החשמל של SLPC, ומוסיפה תמיכה בטעינת קושחה נלווית (כגון עבור בקר המאוורר ווסת המתח) במהלך אימות מנהל ההתקן.
  • מנהל ההתקן של AMDGPU תומך כעת במכשירים עם APUs Cyan Skillfish, משפר את התמיכה ב-AMD GCN 1.0, מוסיף תאימות עם ערכת הכלים של criu, מוסיף מדדי טמפרטורה ל-sysfs ומאפשר בקשות מיפוי מחדש של MMIO ממרחב המשתמש.
  • מנהל ההתקן של i915 כולל תמיכה במשפחת השבבים Wildcat Lake ומשפר את הביצועים עם מעבדים גרפיים מדגם Jasper Lake, Elkhart Lake, Gen7 ו-Gen6.
  • מנהל ההתקן של Nouveau משתמש בקושחת NVIDIA GSP כברירת מחדל ויש לו טיפול משופר בשגיאות.
  • שילוב רכיבי מנהלי התקן של Nova עבור כרטיסי מסך של NVIDIA המצוידים בקושחת GSP, ששימשו החל מסדרת NVIDIA GeForce RTX 2000 המבוססת על המיקרו-ארכיטקטורה של טיורינג, נמשך. מנהל ההתקן כתוב ב-Rust. הגרסה החדשה מרחיבה את תמיכת הקושחה של GSP, משפרת את יישום המאקרו "register!" ומוסיפה תמיכה עבור מחלקות התקנים של PCI ומזהי ספקים.
  • נוסף דרייבר רקטות עבור מאיצי NPU המשמשים ב-Rockchip RK3588 SoC.
  • נוסף פרמטר הליבה "boot_display" לבחירת התקן הפלט להצגת תהליך האתחול במערכות עם מספר מעבדים גרפיים.
  • מנהל ההתקן vesadrm מיישם תמיכה בפלטות צבעים של 8 סיביות.
  • מנהל ההתקן של msm עודכן כדי לתמוך בכרטיס המסך Adreno 663 והוא מיישם תמיכה בטכנולוגיית הפחתת צריכת חשמל IFPC (Inter Frame Power Collapse).
  • מנהל ההתקן של הפנתור הוסיף תמיכה עבור הכרטיסים הגרפיים Mali-G710, Mali-G510, Mali-G310, Mali-Gx15, Mali-Gx20 ו-Mali-Gx25.
  • נוספה תמיכה עבור מערכות הקול ASoC הבאות: Qualcomm Glymur ו-PM4125, Realtek RT1321, Shanghai FourSemi FS2104/5S, Texas Instruments PCM1754 ו-TAS2783A, qcs615, CS35L56 B2, tas2118, tas2x20 ו-tas5825. נוספה תמיכה עבור כרטיסי הקול Tascam US-144mkII ו-Presonus S1824c USB.
  • נוספה תמיכה עבור מעבדי ARM Cortex-A320/A520AE/A720AE ו-C1-Nano/Pro/Premium/Ultra.
  • נוספה תמיכה בלוחות ARM, מעבדי SoC ומכשירים: Apple M2 Pro, M2 Max ו-M2 Ultr, Sony Xperia SP, Samsung Galaxy S22, Samsung Galaxy S20 FE, ASUS Eee Pad Slider SL101, Lenovo ThinkBook 16, HP Omnibook X14 X1P42100, Dell Inspiron 7441 / Latitude 7455, Sige1, NanoPi Zero2, Axis Artpec8, NXP i.MX91, ROCK 2A/2F, Qualcomm Lemans Auto, Renesas RZ/T2H, RZ/N2H, RZ/T2H ו-RZ/N2H, Aspeed AST27xx, Meta Clemente BMC, Netcube Nagami som, Tqma91xx, Ultratronik i.MX8MP Ultra-MACH, i.MX8ULP EVK9, Buffalo WXR-1750DHP,

במקביל, קרן התוכנה החופשית של אמריקה הלטינית יצרה גרסה של הגרעין החינמי לחלוטין 6.18 - Linux-libre 6.18-gnu, очищенного от элементов прошивок и драйверов, содержащих несвободные компоненты или участки кода, область применения которых ограничена производителем. В выпуске 6.18 обновлён код чистки blob-ов в драйверах Nova-Core, Intel XE, TI PRUeth, Lantiq GSWIP, Marvell WiFi-Ex. Выполнена чистка имён blob-ов в dts-файлах (devicetree) для ARM-чипов Qualcomm, Mediatek и TI ARM64. Нейтрализована загрузка blob-ов в новых драйверах FourSemi fs2104/5s, TI TAS2783 и Qualcomm GENI.

מקור: OpenNet.ru