ליבת לינוקס 5.14

לאחר חודשיים של פיתוח, לינוס טורוואלדס הגישו שחרור ליבה לינוקס 5.14. בין השינויים הבולטים ביותר: קריאות חדשות למערכת quotactl_fd() ו- memfd_secret(), הסרת מנהלי התקנים של ide ו-raw, בקר עדיפות I/O חדש עבור cgroup, מצב תזמון משימות SCHED_CORE, תשתית ליצירת מעמיסי תוכניות BPF מאומתים.

הגרסה החדשה כוללת 15883 תיקונים מ-2002 מפתחים, גודל התיקון הוא 69 MB (השינויים השפיעו על 12580 קבצים, נוספו 861501 שורות קוד, 321654 שורות נמחקו). כ-47% מכל השינויים שהוצגו ב-5.14 קשורים למנהלי התקנים, כ-14% מהשינויים קשורים לעדכון קוד ספציפי לארכיטקטורות חומרה, 13% קשורים לערימת הרשת, 3% קשורים למערכות קבצים ו-3% קשורים לתתי מערכות ליבה פנימיות.

העיקרי חידושים:

• תת-מערכת דיסק, קלט/פלט ומערכות קבצים:
  • עבור cgroup מוטמע בקר עדיפות I/O חדש - rq-qos, שיכול לשלוט בעדיפות העיבוד של בקשות לחסימת התקנים שנוצרו על ידי חברים בכל cgroup. תמיכת בקר עדיפות חדשה נוספה ל-mq-deadline I/O מתזמן;
  • על מערכת הקבצים ext4 מוטמע פקודת ioctl חדשה EXT4_IOC_CHECKPOINT, אשר מאלצת את כל העסקאות הממתינות מהיומן והמאגרים המשויכים לדיסק, וגם מחליפה את האזור המשמש את אחסון הכניסה. השינוי הוכן כחלק מיוזמה למניעת דליפות מידע ממערכות קבצים;
  • ב-Btrfs הציג אופטימיזציות של ביצועים: על ידי ביטול רישום מיותר של תכונות מורחבות במהלך ביצוע fsync, הביצועים של פעולות אינטנסיביות עם תכונות מורחבות גדלו בעד 17%. בנוסף, בעת ביצוע פעולות חיתוך שאינן משפיעות על היקפים, הסנכרון המלא מושבת, מה שהפחית את זמן הפעולה ב-12%. נוספה הגדרה ל-sysfs כדי להגביל את רוחב הפס של I/O בעת בדיקת ה-FS. נוספו שיחות ioctl לביטול שינוי גודל ומחיקת פעולות המכשיר;
  • ב-XFS עובד מחדש יישום של מטמון חוצץ, אשר מועבר להקצאת דפי זיכרון במצב אצווה. יעילות מטמון משופרת;
  • F2FS הוסיף אפשרות לעבוד במצב קריאה בלבד והטמיע מצב מטמון בלוקים דחוסים (compress_cache) כדי לשפר את ביצועי הקריאה האקראיים. הוטמעה תמיכה לדחיסת קבצים שמופו לזיכרון באמצעות פעולת mmap() . כדי להשבית באופן סלקטיבי את דחיסת הקבצים על ידי מסיכה, הוצעה אפשרות הרכבה חדשה nocompress;
  • נעשתה עבודה במנהל ההתקן exFAT כדי לשפר את התאימות לאחסון של כמה מצלמות דיגיטליות;
  • נוספה שיחת מערכת quotactl_fd(), המאפשר לנהל מכסות לא באמצעות קובץ מכשיר מיוחד, אלא על ידי ציון מתאר קובץ המשויך למערכת הקבצים שעבורה חלה המכסה;
  • מנהלי התקנים ישנים עבור התקני בלוק עם ממשק IDE הוסרו מהקרנל; הם הוחלפו זה מכבר על ידי תת-המערכת libata. התמיכה במכשירים ישנים נשמרה במלואה, השינויים נוגעים רק ליכולת להשתמש בדרייברים ישנים, כאשר השימוש בהם נקראו הכוננים /dev/hd*, ולא /dev/sd*;
  • מנהל ההתקן "הגולמי" הוסר מהקרנל, מה שמספק גישה ללא מאגר לחסימת התקנים דרך ממשק /dev/raw. פונקציונליות זו מיושמת זה מכבר ביישומים המשתמשים בדגל O_DIRECT;
• שירותי זיכרון ומערכת:
  • מצב תזמון חדש יושם במתזמן המשימות SCHED_CORE, המאפשר לך לשלוט אילו תהליכים יכולים לפעול יחד על אותה ליבת מעבד. לכל תהליך ניתן להקצות מזהה קובץ Cookie המגדיר את היקף האמון בין תהליכים (לדוגמה, שייך לאותו משתמש או מיכל). בעת ארגון ביצוע קוד, המתזמן יכול להבטיח שליבת CPU אחת תהיה משותפת רק בין תהליכים המשויכים לאותו בעלים, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לחסום כמה מתקפות Spectre על ידי מניעת הפעלת משימות מהימנות ולא מהימנות באותו שרשור SMT (Hyper Threading) ;
  • עבור מנגנון cgroup, הוטמעה תמיכה בפעולת kill, המאפשרת לך להרוג את כל התהליכים הקשורים לקבוצה בבת אחת (שלח SIGKILL) על ידי כתיבת "1" לקובץ הווירטואלי cgroup.kill;
  • יכולות מורחבות הקשורות לתגובה לזיהוי של נעילות מפוצלות ("מנעולים מפוצלים") המתרחשים בעת גישה לנתונים לא מיושרים בזיכרון בשל העובדה שבעת ביצוע הוראה אטומית, הנתונים חוצים שני קווי מטמון של CPU. חסימה כזו מביאה לירידה משמעותית בביצועים, ולכן בעבר ניתן היה לסיים בכוח את האפליקציה שגרמה לחסימה. המהדורה החדשה מוסיפה את פרמטר שורת הפקודה של הליבה "split_lock_detect=ratelimit:N", המאפשר לך להגדיר מגבלה כלל מערכת על קצב פעולות הנעילה בשנייה, שלאחריה יחרוג כל תהליך שהפך למקור של נעילה מפוצלת. ייאלץ לעצור למשך 20 אלפיות השנייה במקום לסיים;
  • לבקר רוחב הפס של cgroup CFS (בקר רוחב פס CFS), הקובע כמה זמן מעבד ניתן להקצות לכל cgroup, יש את היכולת להגדיר גבולות המוגבלים על ידי משך פעולה נתון, מה שמאפשר ויסות טוב יותר של עומסים רגישים לזמן השהייה. לדוגמה, הגדרת cpu.cfs_quota_us ל-50000 ו-cpu.cfs_period_us ל-100000 תאפשר לקבוצת תהליכים לבזבז 100ms של זמן CPU כל 50ms;
  • הוסיף תשתית ראשונית ליצירת מעמיסי תוכניות BPF, שתאפשר עוד יותר הורדה של תוכניות BPF בלבד החתומות במפתח דיגיטלי אמין;
  • הוספה פעולת futex חדשה FUTEX_LOCK_PI2, המשתמשת בטיימר מונוטוני כדי לחשב את פסק הזמן, הלוקח בחשבון את הזמן שהמערכת משקיעה במצב שינה;
  • עבור ארכיטקטורת RISC-V, תמיכה בדפי זיכרון גדולים (Transparent Huge-Pages) והיכולת להשתמש ב- KFENCE לזהות שגיאות בעבודה עם זיכרון;
  • לתוך קריאת המערכת madvise(), המספקת אמצעי לייעל את ניהול זיכרון התהליך, הוסיף דגלים MADV_POPULATE_READ ו-MADV_POPULATE_WRITE ליצירת "תקלת עמוד" בכל דפי הזיכרון שמופו לפעולות קריאה או כתיבה, מבלי לבצע קריאה או כתיבה בפועל (ברירת מחדל). השימוש בדגלים יכול להיות שימושי להפחתת עיכובים בביצוע התוכנית, הודות לביצוע יזום של המטפל "תקלות עמוד" עבור כל הדפים שלא הוקצו בו-זמנית, מבלי להמתין לגישה אליהם בפועל;
  • במערכת בדיקות יחידה קוניט הוסיף תמיכה בהפעלת מבחנים בסביבת QEMU;
  • עוקבים חדשים הוסיפו: "אוסנוש" לעקוב אחר עיכובים באפליקציה שנגרמו מטיפול בפסיקות, ו" timerlat " להצגת מידע מפורט על עיכובים בעת התעוררות מאותת טיימר;
• וירטואליזציה ואבטחה:
  • הוסיף שיחת מערכת memfd_secret(), המאפשר ליצור אזור זיכרון פרטי במרחב כתובות מבודד, גלוי רק לתהליך הבעלים, לא משתקף בתהליכים אחרים ולא נגיש ישירות לקרנל;
  • במערכת סינון השיחות של מערכת seccomp, בעת העברת מטפלי מנעולים למרחב המשתמש, ניתן להשתמש בפעולה אטומית אחת כדי ליצור מתאר קובץ עבור משימה מבודדת ולהחזיר אותו בעת עיבוד קריאת מערכת. הפעולה המוצעת פותרת בעיה עם הפרעה של המטפל במרחב המשתמש כאשר מגיע אות;
  • הוסיף מנגנון חדש לניהול הגבלת משאבים במרחב השמות של מזהה המשתמש, הקושר מונים בודדים של rlimit למשתמש ב"מרחב שמות המשתמש". השינוי פותר את הבעיה בשימוש במוני משאבים נפוצים כאשר משתמש אחד מריץ תהליכים בקונטיינרים שונים;
  • היפרוויזר KVM עבור מערכות ARM64 הוסיף את היכולת להשתמש בתוסף MTE (MemTag, Memory Tagging Extension) במערכות אורחות, המאפשר לך לאגד תגים לכל פעולת הקצאת זיכרון ולארגן בדיקת שימוש נכון במצביעים כדי לחסום את הניצול של נקודות תורפה הנגרמות על ידי גישה לקוביות זיכרון שכבר שוחררו, הצפת מאגרים, גישה לפני אתחול ושימוש מחוץ להקשר הנוכחי;
  • כעת ניתן להגדיר בנפרד אימות מצביע המסופק על ידי פלטפורמת ARM64 עבור ליבה ומרחב משתמש. הטכנולוגיה מאפשרת לך להשתמש בהוראות מיוחדות של ARM64 כדי לאמת כתובות חזרה באמצעות חתימות דיגיטליות המאוחסנות בסיביות העליונות שאינן בשימוש של המצביע עצמו;
  • ב-Linux במצב משתמש הוסיף תמיכה בשימוש במנהלי התקנים עבור התקני PCI עם אפיק PCI וירטואלי, מיושם על ידי מנהל ההתקן PCI-over-virtio;
  • עבור מערכות x86, הוספה תמיכה במכשיר ה-virtio-iommu paravirtualized, המאפשר לך לשלוח בקשות IOMMU, כגון ATTACH, DETACH, MAP ו-UNMAP, על פני ה-virtio transport מבלי לחקות טבלאות דפי זיכרון;
  • עבור מעבדי אינטל, ממשפחת Skylake ועד Coffee Lake, השימוש ב-Intel TSX (Transactional Synchronization Extensions), המספקים כלים לשיפור הביצועים של יישומים מרובים על ידי ביטול דינמי של פעולות סנכרון מיותרות, מושבת כברירת מחדל. הרחבות מושבתות עקב אפשרות להתקפות זומביאל, מניפולציה של דליפת מידע דרך ערוצי צד שלישי המתרחשת במהלך פעולת המנגנון להפסקה אסינכרונית של פעולות (TAA, TSX Asynchronous Abort);
• תת מערכת רשת:
  • המשך האינטגרציה בליבת 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. בגיליון החדש הוסיף מנגנון להגדרת מדיניות גיבוב משלך לתעבורה עבור IPv4 ו-IPv6 (מדיניות גיבוב רב-נתיבים), המאפשר ממרחב המשתמש לקבוע אילו שדות בחבילות, כולל אלו מכוסות, ישמשו בעת חישוב ה-hash שקובע את בחירת הנתיב עבור החבילה;
  • תמיכת socket נוספה לvirtio התחבורה הוירטואלית SOCK_SEQPACKET (העברה מסודרת ומהימנה של דטאגרמות);
  • הורחבו היכולות של מנגנון השקע SO_REUSEPORT, המאפשר למספר שקעי האזנה להתחבר ליציאה אחת בבת אחת כדי לקבל חיבורים עם הפצת הבקשות הנכנסות בו-זמנית על פני כל השקעים המחוברים באמצעות SO_REUSEPORT, מה שמפשט את היצירה של יישומי שרת מרובי הליכי . בגרסה החדשה הוסיף אמצעים להעברת שליטה לשקע אחר במקרה של כשל בעת עיבוד בקשה על ידי השקע שנבחר בתחילה (פותר את הבעיה עם אובדן חיבורים בודדים בעת הפעלה מחדש של שירותים);
• צִיוּד:
  • במנהל ההתקן של amdgpu מוטמע תמיכה בסדרת ה-GPUs החדשה של AMD Radeon RX 6000, עם שם הקוד "Beige Goby" (Navi 24) ו-"Yellow Carp", כמו גם תמיכה משופרת ב-Aldebaran GPU (gfx90a) וב-Van Gogh APU. נוספה את היכולת לעבוד בו זמנית עם מספר לוחות eDP. עבור APU Renoir, הוטמעה תמיכה בעבודה עם מאגרים מוצפנים בזיכרון וידאו (TMZ, Trusted Memory Zone). נוספה תמיכה עבור כרטיסים גרפיים לניתוק חם. עבור Radeon RX 6000 (Navi 2x) GPUs ו-AMD GPUs ישנים יותר, תמיכה במנגנון חיסכון בחשמל ASPM (Active State Power Management) מופעלת כברירת מחדל, אשר הופעלה בעבר רק עבור Navi 1x, Vega ו-Polaris GPUs;
  • עבור שבבי AMD, נוספה תמיכה בזיכרון וירטואלי משותף (SVM, זיכרון וירטואלי משותף) על בסיס תת-המערכת HMM (ניהול זיכרון הטרוגני), המאפשרת שימוש במכשירים עם יחידות ניהול זיכרון משלהם (MMU, יחידת ניהול זיכרון), שיכול לגשת לזיכרון הראשי. כולל שימוש ב-HMM, אתה יכול לארגן מרחב כתובות משותף בין ה-GPU וה-CPU, שבו ה-GPU יכול לגשת לזיכרון הראשי של התהליך;
  • נוספה תמיכה טכנולוגית ראשונית AMD Smart Shift, אשר משנה באופן דינמי את פרמטרי צריכת החשמל של ה-CPU וה-GPU במחשבים ניידים עם ערכת שבבים וכרטיס גרפי של AMD כדי להגביר את הביצועים בזמן משחקים, עריכת וידאו ועיבוד תלת מימד;
  • במנהל ההתקן i915 עבור כרטיסי מסך של אינטל כלול תמיכה בשבבי Intel Alderlake P;
  • נוסף מנהל התקן drm/hyperv למתאם הגרפי הווירטואלי Hyper-V;
  • הוסיף מנהל התקן גרפי simpledrm המשתמש במאגר המסגרת EFI-GOP או VESA המסופק על ידי הקושחה או ה-BIOS של UEFI עבור פלט. המטרה העיקרית של מנהל ההתקן היא לספק יכולות פלט גרפי בשלבים הראשונים של האתחול, לפני שניתן יהיה להשתמש במנהל התקן DRM מלא. הדרייבר יכול לשמש גם כפתרון זמני לציוד שעדיין אין לו דרייברים מקוריים של DRM;
  • הוסיף תמיכה במחשב All-in-One פטל Pi 400;
  • נוסף מנהל התקן dell-wmi-privacy לתמיכה במתגי החומרה של המצלמה והמיקרופון הכלולים במחשבים ניידים של Dell;
  • עבור מחשבים ניידים של Lenovo הוסיף ממשק WMI לשינוי פרמטרי BIOS באמצעות sysfs /sys/class/firmware-attributes/;
  • מוּרחָב תמיכה במכשירים עם ממשק USB4;
  • הוסיף תמיכה בכרטיסי קול וקודקים AmLogic SM1 TOACODEC, Intel AlderLake-M, NXP i.MX8, NXP TFA1, TDF9897, Rockchip RK817, Qualcomm Quinary MI2 ו-Texas Instruments TAS2505. תמיכת שמע משופרת במחשבים ניידים של HP ו-ASUS. נוסף תיקונים להפחתת עיכובים לפני שהשמע מתחיל להתנגן במכשירים עם ממשק USB.

מקור - opennet.ru.

מקור: linux.org.ru