Linux 5.1 カーネル リリース

XNUMX か月の開発を経て、Linus Torvalds 氏は 紹介された カーネルリリース Linux 5.1。 最も注目すべき変更点としては、非同期 I/O io_uring 用の新しいインターフェイス、NVDIMM を RAM として使用する機能、Nouveau での共有仮想メモリのサポート、fanotify による非常に大規模なファイル システムのスケーラブルな監視のサポート、Zstd 圧縮の構成機能などがあります。 Btrfs のレベル、新しい cpuidle TEO ハンドラー、2038 年問題を解決するためのシステム コールの実装、initramfs を使用せずにデバイス マッパー デバイスからブートする機能、SafeSetID LSM モジュール、結合されたライブ パッチのサポート。

メイン イノベーション:

• ディスク サブシステム、I/O、およびファイル システム
  • 非同期 I/O 用の新しいインターフェイスを実装しました - io_uringこれは、I/O ポーリングのサポートと、バッファリングの有無にかかわらず動作する機能で注目に値します。 以前に提案された非同期 I/O メカニズム「aio」はバッファリングされた I/O をサポートしておらず、O_DIRECT モードでのみ動作可能であり (バッファリングやキャッシュのバイパスは行わず)、メタデータの利用可能性を待機するためロックの問題があったことを思い出してください。メモリ内のデータをコピーするため、多額のオーバーヘッド コストが発生しました。

    API内で
    io_uring 開発者は、古い aio インターフェイスの欠点を解消しようとしました。 による パフォーマンス io_uring は以下に非常に近いです SPDK ポーリングを有効にして作業すると libaio よりも大幅に上回ります。 ユーザー空間で実行されるエンドアプリケーションで io_uring を使用するためのライブラリが準備されました 解放する、カーネル インターフェイス上に高レベルのフレームワークを提供します。

  • FS のイベント追跡メカニズムで fanotify() 追加した スーパーブロックおよび構造変更状況の追跡のサポート 直接 (ディレクトリの作成、削除、移動のイベント)。 提示された機能は、inotify メカニズムを使用して非常に大規模なファイル システムで再帰的変更追跡を作成するときに発生するスケーラビリティの問題を解決するのに役立ちます (以前は直接の変更は inotify を通じてのみ追跡できましたが、
    大きなネストされたディレクトリを再帰的に追跡する条件でのパフォーマンスには、まだ多くの点が残されています)。 このような監視は、fanotify を通じて効果的に実行できるようになりました。

  • Btrfs ファイル システム上 追加した zstd アルゴリズムの圧縮レベルをカスタマイズする機能。これは、高速だが効果の低い lz4 と低速だが圧縮効果の高い xz の間の最適な妥協点と考えることができます。 以前は zlib を使用するときに圧縮レベルを設定できたのと同様に、「-o compress=zstd:level」マウント オプションのサポートが zstd に追加されました。 テスト中、最小の最初のレベルでは、圧縮速度 2.658 MB​​/秒、解凍速度 438.47 MB/秒、メモリ消費量 910.51 MB で 780 倍のデータ圧縮が実現され、最大レベル 15 では 3.126 倍のデータ圧縮が実現されましたが、圧縮は行われませんでした。速度は 37.30 MB/秒、解凍時は 878.84 MB/秒、メモリ消費量は 2547 MB​​。
  • 追加した initramfs を使用せずに、デバイスマッパーデバイス上にあるファイルシステムからブートする機能。 現在のカーネル リリース以降、デバイス マッパー デバイスは、ブート プロセス中に、たとえばルート ファイル システムのパーティションとして直接使用できるようになりました。 パーティションはブートパラメータ「dm-mod.create」を使用して構成されます。 ロードが許可されているデバイス マッパー モジュールには、「crypt」、「delay」、「linear」、「snapshot-origin」、および「verity」が含まれます。
  • F2FS_NOCOW_FL フラグがフラッシュ ドライブ向けの F2FS ファイル システムに追加されました。これにより、特定のファイルのコピー オン ライト モードを無効にすることができます。
  • ファイルシステムがカーネルから削除されました Exofこれは ext2 のバリアントであり、OSD (オブジェクトベースのストレージデバイス) オブジェクトストレージの操作に適合しています。 このようなオブジェクト ストレージ デバイスの SCSI プロトコルのサポートも削除されました。
• 仮想化とセキュリティ
  • 選択したプロセスの命令の投機的実行を制御するための PR_SPEC_DISABLE_NOEXEC オプションを prctl() に追加しました。 新しいオプションを使用すると、Spectre 攻撃による攻撃を受ける可能性のあるプロセスの投機的実行を選択的に無効にすることができます。 ロックは、最初の exec() 呼び出しまで持続します。
  • 実装されたLSMモジュール セーフセットIDこれにより、システム サービスは、権限を昇格したり (CAP_SETUID) したり、root 権限を取得したりすることなく、ユーザーを安全に管理できるようになります。 特権は、有効なバインディングのホワイト リスト (「UID1:UID2」の形式) に基づいて securityfs でルールを定義することによって割り当てられます。
  • セキュリティ モジュール (LSM) のスタックベースの読み込みに必要な低レベルの変更を追加しました。 どのモジュールがどのような順序でロードされるかを制御する「lsm」カーネルブートオプションが導入されました。
  • ファイル名前空間のサポートが監査サブシステムに追加されました。
  • 拡張された GCC プラグイン structleak の機能により、メモリ内容の潜在的なリークをブロックできるようになり、スタック上の参照アクセスを通じてコード内で使用される変数の初期化が提供されます。
• ネットワークサブシステム
  • ソケット用 実装されました 新しいオプション「SO_BINDTOIFINDEX」は次のようになります
    「SO_BINDTODEVICE」ですが、インターフェイス名の代わりにネットワーク インターフェイスのインデックス番号を引数として受け取ります。

  • mac80211 スタックには、80211 つのデバイスに複数の BSSID (MAC アドレス) を割り当てる機能が追加されました。 WiFi パフォーマンスを最適化するプロジェクトの一環として、macXNUMX スタックには通信時間アカウンティングと、複数のステーション間で通信時間を分散する機能が追加されました (アクセス ポイント モードで動作している場合、すべてのステーションに均等に時間を配分するのではなく、遅い無線ステーションに少ない送信時間を割り当てます)駅）;
  • 追加された仕組み」デブリンクの健康状態": ネットワーク インターフェイスで問題が発生したときに通知を提供します。
• メモリおよびシステム サービス
  • 実装済み PID の再利用を可能にする安全な信号配信。 たとえば、以前に kill を呼び出した場合、シグナルを送信した直後に、ターゲットの PID がプロセスの終了により解放され、別のプロセスによって占有され、シグナルが別のプロセスに渡されてしまうという状況が発生する可能性があります。 このような状況を排除するために、新しいシステム コール pidfd_send_signal が追加されました。これは、/proc/pid のファイル記述子を使用して安定したプロセス バインディングを保証します。 システム コールの処理中に PID が再利用された場合でも、ファイル記述子は変更されず、プロセスにシグナルを送信するために安全に使用できます。
  • 追加した 永続メモリ デバイス (永続メモリなど) を使用する機能 NVDIMM) RAMとして。 これまで、カーネルはストレージ デバイスとしてこのようなデバイスをサポートしていましたが、追加の RAM としても使用できるようになりました。 この機能は、パフォーマンスの遅れを我慢し、dax の mmap 上で実行される既存のユーザー空間メモリ割り当てシステムを使用する代わりに、ネイティブ Linux カーネル メモリ管理 API を使用したいユーザーの要望に応えて実装されました。ファイル;
  • 新しい CPU アイドル ハンドラー (cpuidle、CPU をいつ深い省電力モードにできるかを決定します。モードが深いほど節約効果は大きくなりますが、モードを終了するのにかかる時間も長くなります) - TEO (タイマー イベント指向ガバナー) ）。 これまで、ヒューリスティックの点で異なる「メニュー」と「ラダー」という XNUMX つの cpuidle ハンドラーが提案されてきました。 「メニュー」ハンドラーにはヒューリスティックな決定を行う際に問題があることが知られており、これを解消するために新しいハンドラーを準備することが決定されました。 TEO は「メニュー」ハンドラーの代替として位置付けられており、同じレベルの電力消費を維持しながらより高いパフォーマンスを実現します。
    ブートパラメータ「cpuidle.governor=teo」を使用して新しいハンドラをアクティブ化できます。

  • 撲滅作業の一環として 2038年問題32 ビット time_t 型のオーバーフローによって発生するこのエラーには、32 ビット アーキテクチャに 64 ビット タイム カウンタを提供するシステム コールが含まれています。 その結果、64 ビットの time_t 構造体をすべてのアーキテクチャで使用できるようになりました。 同様の変更がオプションのネットワーク サブシステムにも実装されました。 タイムスタンプ ネットワークソケット。
  • コアのホット パッチ システムへの移行 (ライブ パッチ) 追加した 一連の変更を単一の関数にアトミックに適用する「Atomic Replace」機能。 この機能を使用すると、保守が非常に困難な、厳密に定義された順序でライブ パッチを段階的に適用するプロセスの代わりに、複数の変更をカバーするサマリー パッチを一度に配布できます。 以前は後続の各変更は最後の変更後の関数の状態に基づく必要がありましたが、現在は XNUMX つの初期状態に関連付けられた複数の変更を一度に伝播することが可能です (つまり、保守者は代わりに、ベース カーネルに対して XNUMX つの統合パッチを保守できます)相互に依存するパッチのチェーンの);
  • 発表されました a.out 実行可能ファイル形式の非推奨のサポートと
    削除されました a.out 形式でコア ファイルを生成するためのコード。これは放棄された状態です。 a.out 形式は Linux システムでは長い間使用されておらず、デフォルトの Linux 構成では、最新のツールでは a.out ファイルの生成が長い間サポートされていませんでした。 さらに、a.out ファイルのローダーは完全にユーザー空間に実装できます。

  • 未使用のコードを識別して削除する機能が、BPF プログラム検証メカニズムに追加されました。 カーネルには、BPF サブシステムのスピンロック サポートを備えたパッチも含まれており、BPF プログラムの並列実行を管理するための追加機能を提供します。
• 機器
  • ヌーボードライバーで 追加した 異種メモリ管理のサポートにより、CPU と GPU が共通の同期メモリ領域にアクセスできるようになります。 共有仮想メモリ システム (SVM、共有仮想メモリ) は、HMM (異種メモリ管理) サブシステムに基づいて実装されており、これにより、アクセスできる独自のメモリ管理ユニット (MMU、メモリ管理ユニット) を備えたデバイスの使用が可能になります。メインメモリ。 特に、HMM を使用すると、GPU と CPU の間の共有アドレス空間を編成でき、そこで GPU がプロセスのメイン メモリにアクセスできます。 SVM サポートは現在、Pascal ファミリ GPU に対してのみ有効になっていますが、Volta および Turing GPU にもサポートが提供されています。 しかもヌーヴォーでは 追加されました プロセス メモリ領域の GPU メモリへの移行を制御する新しい ioctl。
  • GPU Skylake 以降 (gen9+) 用の Intel DRM ドライバー 含まれています デフォルトでは、fastboot モードにより、起動中の不必要なモード変更が排除されます。 追加した новые Coffelake および Ice Lake マイクロアーキテクチャに基づくデバイス識別子。 コーヒーレークチップス用 追加した GVT サポート (GPU仮想化）。 仮想GPUの場合 実装されました VFIO EDID サポート。 液晶パネル用 MIPI/DSI 追加した ACPI/PMIC 要素のサポート。 実装済み 新しい TV モード 1080p30/50/60 TV;
  • Vega10/20 BACO GPU のサポートが amdgpu ドライバーに追加されました。 Vega 10/20 電源管理テーブルと Vega 10 クーラー コントロール テーブルを実装し、Picasso GPU 用の新しい PCI デバイス識別子を追加しました。 追加した デッドロックを回避するためにスケジュール可能な依存関係を管理するためのインターフェイス。
  • 追加した 画面アクセラレータ用の DRM/KMS ドライバー ARMコメダ (マリ D71);
  • Toppoly TPG110、Sitronix ST7701、PDA 91-00156-A0、LeMaker BL035-RGB-002 3.5、および Kingdisplay kd097d04 スクリーン パネルのサポートを追加しました。
  • Rockchip RK3328、Cirrus Logic CS4341 および CS35L36、MediaTek MT6358、Qualcomm WCD9335 および Ingenic JZ4725B オーディオ コーデック、および Mediatek MT8183 オーディオ プラットフォームのサポートを追加しました。
  • NAND コントローラー Flash STMicroelectronics FMC2、Amlogic Meson のサポートを追加しました。
  • Habana AI ハードウェア システムのアクセラレータ サポートを追加しました。
  • NXP ENETC ギガビット イーサネット コントローラ、MediaTek MT7603E (PCIe) および MT76x8 ワイヤレス インターフェイスのサポートが追加されました。

同時に、ラテンアメリカ・フリー・ソフトウェア財団 形成された
вариант 完全に無料のカーネル 5.1 - Linux-libre 5.1-gnu、メーカーによって範囲が制限されている、非フリーのコンポーネントまたはコードセクションを含むファームウェアおよびドライバー要素が除去されます。 新しいリリースでは、mt7603 ドライバーと goya ドライバーで BLOB の読み込みが無効になっています。 ドライバーおよびサブシステム wilc1000、iwlwifi、soc-acpi-intel、brcmfmac、mwifiex、btmrvl、btmtk、および touchscreen_dmi の BLOB クリーニング コードを更新しました。 lantiq xrx200 ファームウェア ローダーの BLOB クリーニングは、カーネルから削除されたため停止されました。

出所： オープンネット.ru