Linux 5.15 カーネル リリース

5.15 か月の開発後、Linus Torvalds は Linux カーネル XNUMX のリリースを発表しました。 注目すべき変更点: 書き込みサポートを備えた新しい NTFS ドライバー、SMB サーバー実装を備えた ksmbd モジュール、メモリ アクセス監視用の DAMON サブシステム、リアルタイム ロック プリミティブ、Btrfs での fs-verity サポート、飢餓応答システム メモリ用の process_mrelease システム コール、リモート認証モジュールdm-いま。

新バージョンには、13499人の開発者による1888件の修正が含まれており、パッチのサイズは42MBです（変更は10895個のファイルに影響し、632522行のコードが追加され、299966行が削除されました）。 45 で導入されたすべての変更の約 5.15% はデバイス ドライバーに関連し、変更の約 14% はハードウェア アーキテクチャに固有のコードの更新に関連し、14% はネットワーク スタックに関連し、6% はファイル システムに関連し、3% はファイル システムに関連します。内部カーネル サブシステムに関連しています。

主な革新:

• ディスク サブシステム、I/O、およびファイル システム
  • カーネルは、Paragon Software によってオープンされた NTFS ファイル システムの新しい実装を採用しています。 新しいドライバーは書き込みモードで動作し、拡張ファイル属性、アクセス リスト (ACL)、データ圧縮モード、ファイル内の空きスペース (スパース) での効果的な作業、および変更の再生など、現在のバージョンの NTFS 3.1 のすべての機能をサポートします。障害後に整合性を復元するためのログ。
  • Btrfs ファイル システムは、メタデータ領域に保存されているファイルに関連付けられた暗号化ハッシュまたはキーを使用して、個々のファイルの整合性と信頼性を透過的に制御するために使用される fs-verity メカニズムをサポートします。 以前は、fs-verity は Ext4 および F2fs ファイル システムでのみ使用できました。

    Btrfs では、マウントされたファイル システムのユーザー ID のマッピングのサポートも追加されています (以前は FAT、ext4、および XFS ファイル システムでサポートされていました)。 この機能を使用すると、マウントされた外部パーティション上の特定のユーザーのファイルを、現在のシステム上の別のユーザーと比較できます。

    Btrfs に対するその他の変更には、次のようなものがあります。ファイル作成パフォーマンスを向上させるために、ディレクトリ インデックスへのキーの追加が高速化されました。 Raid0 を 10 台のデバイスで動作させ、raid4 を 64 台のデバイスで動作させる機能 (たとえば、アレイの再構成プロセス中)。 オプション「rescue=ibadroots」は、不正なエクステント ツリーを無視します。 「送信」操作の高速化。 名前変更操作中のロック競合の削減。 XNUMXK メモリ ページ サイズのシステムで XNUMXK セクターを使用できる機能。

  • XFS では、ファイル システムで 2038 年以降の日付を使用できる機能が安定しました。 i ノードの遅延非アクティブ化のメカニズムと、ファイル属性の遅延インストールおよび削除のサポートを実装しました。 問題を解決するために、すでにマウントされているパーティションのディスク クォータを無効にする機能が削除されました (クォータを強制的に無効にすることはできますが、クォータに関連付けられた計算は続行されるため、完全に無効にするには再マウントが必要です)。
  • EXT4 では、delalloc バッファの書き込みと、開いたままであるがディレクトリに関連付けられていないために存在し続ける孤立ファイルの処理のパフォーマンスを向上させるための作業が行われました。 メタデータによる操作のブロックを避けるために、破棄操作の処理が jbd2 kthread スレッドの外に移動されました。
  • F2FS は、ブロック、セクター、セグメント、またはセクションに関連するアライメントに破棄操作 (物理的に格納されなくなった可能性のある解放されたブロックをマークする) をバインドする「discard_unit=block|segment|section」オプションを追加しました。 I/O レイテンシの変化を追跡するためのサポートが追加されました。
  • EROFS (Extendable Read-Only File System) ファイル システムでは、圧縮せずに保存されたファイルに対する直接 I/O サポートと、fiemap サポートが追加されています。
  • OverlayFS は、「immutable」、「append-only」、「sync」、および「noatime」マウント フラグの正しい処理を実装します。
  • NFS では、NFS サーバーがリクエストに応答しなくなった場合の処理​​が改善されました。 すでに使用されているが、別のネットワーク アドレスを介してアクセスできるサーバーからマウントする機能が追加されました。
  • FSCACHE サブシステムの書き換えの準備が始まりました。
  • GPT テーブルの非標準配置による EFI パーティションのサポートが追加されました。
  • fanotify メカニズムは、新しいフラグ FAN_REPORT_PIDFD を実装します。これにより、返されるメタデータに pdfd が含まれます。 Pidfd は、PID の再利用状況を処理して、監視対象ファイルにアクセスするプロセスをより正確に識別するのに役立ちます (pidfd は特定のプロセスに関連付けられており変更されませんが、PID は、その PID に関連付けられた現在のプロセスが終了した後に別のプロセスに関連付けることができます)。
  • move_mount() システム コールに既存の共有グループにマウント ポイントを追加する機能が追加されました。これにより、分離されたコンテナーで複数のマウント スペースが共有されている場合に、CRIU でのプロセス状態の保存と復元に関する問題が解決されます。
  • ファイル内のボイドの処理中にキャッシュ読み取りを実行するときにファイル破損を引き起こす可能性がある隠れた競合状態に対する保護が追加されました。
  • ファイル変更につながるシステム コールをブロックすることで実装される、強制的な (必須の) ファイル ロックのサポートは廃止されました。 競合状態の可能性があるため、これらのロックは信頼性が低いと考えられ、何年も前に非推奨になりました。
  • LightNVM サブシステムが削除されたため、エミュレーション層をバイパスして SSD ドライブに直接アクセスできるようになりました。 LightNVM は、ゾーニング (ZNS、ゾーン名前空間) を提供する NVMe 標準の出現後、その意味を失いました。
• メモリおよびシステム サービス
  • DAMON (Data Access MONitor) サブシステムが実装されており、ユーザー空間で実行されている選択されたプロセスに関連する RAM 内のデータへのアクセスに関連するアクティビティを監視できるようになります。 サブシステムを使用すると、プロセスが動作全体でアクセスしたメモリ領域と、要求されていないメモリ領域を分析できます。 DAMON は、サイズに関係なく、低 CPU 負荷、低メモリ消費、高精度、予測可能な一定のオーバーヘッドを特徴としています。 このサブシステムは、カーネルがメモリ管理を最適化するために使用することも、ユーザー空間のユーティリティがプロセスの動作を正確に理解してメモリ使用を最適化する (システムの余分なメモリを解放するなど) ために使用することもできます。
  • process_mrelease システム コールは、実行を完了したプロセスのメモリを解放するプロセスを高速化するために実装されました。 通常の状況では、リソースの解放とプロセスの終了は瞬時には行われず、さまざまな理由で遅延する可能性があり、oomd (systemd によって提供される) や lmkd (Android によって使用される) などのユーザー空間メモリの早期応答システムに干渉します。 process_mrelease を呼び出すことにより、このようなシステムは強制プロセスからのメモリの再利用をより予測可能にトリガーできます。
  • リアルタイム操作のサポートを開発する PREEMPT_RT カーネル ブランチから、RT-Mutex サブシステムに基づいてロック mutex、ww_mutex、rw_semaphore、spinlock、および rwlock を編成するためのプリミティブのバリアントが転送されました。 PREEMPT_RT モードでの動作を改善し、割り込みへの影響を軽減するために、SLUB スラブ アロケータに変更が追加されました。
  • SCHED_IDLE タスク スケジューラ属性のサポートが cgroup に追加され、特定の cgroup に含まれるグループのすべてのプロセスにこの属性を提供できるようになりました。 それらの。 これらのプロセスは、システム上で実行を待機している他のタスクがない場合にのみ実行されます。 SCHED_IDLE 属性を各プロセスに個別に設定するのとは異なり、SCHED_IDLE を cgroup にバインドする場合、実行するタスクを選択するときにグループ内のタスクの相対的な重みが考慮されます。
  • cgroup でのメモリ消費を考慮するメカニズムが拡張され、ポーリング、信号処理、名前空間用に作成されたものなど、追加のカーネル データ構造を追跡できるようになりました。
  • 一部の CPU が 32 ビット タスクの実行を許可し、一部の CPU が 64 ビット モードでのみ動作するアーキテクチャ (ARM など) で、プロセッサ コアにタスク バインドする非対称スケジューリングのサポートが追加されました。 新しいモードでは、32 ビット タスクをスケジュールするときに、32 ビット タスクをサポートする CPU のみを考慮することができます。
  • io_uring 非同期 I/O インターフェイスは、ファイル記述子を使用せずに、固定ファイル インデックス テーブルでファイルを直接開くことをサポートするようになりました。これにより、一部の種類の操作を大幅に高速化できますが、ファイル記述子を使用する従来の Unix プロセスに反します。ファイルを開くために。

    BIO (ブロック I/O レイヤー) サブシステムの io_uring は、新しいリサイクル メカニズム (「BIO リサイクル」) を実装します。これにより、内部メモリを管理するプロセスのオーバーヘッドが削減され、10 秒あたりの処理される I/O 操作の数が約 XNUMX% 増加します。 。 io_uring は、mkdirat()、symlinkat()、および linkat() システム コールのサポートも追加します。

  • BPF プログラムの場合、タイマー イベントを要求して処理する機能が実装されました。 UNIX ソケットのイテレータが追加され、setsockopt のソケット オプションを取得および設定する機能が実装されました。 BTF ダンパーは型付きデータをサポートするようになりました。
  • パフォーマンスの異なるさまざまなタイプのメモリを備えた NUMA システムでは、空き領域がなくなると、追い出されたメモリ ページは削除されずに、ダイナミック メモリ (DRAM) から低速の永続メモリ (Persistent Memory) に転送されます。 テストによると、このような戦術により通常、そのようなシステムのパフォーマンスが向上することが示されています。 NUMA は、選択した NUMA ノードのセットからプロセスにメモリ ページを割り当てる機能も提供します。
  • ARC アーキテクチャでは、64 レベルおよび XNUMX レベルのメモリ ページ テーブルのサポートが実装されており、これにより XNUMX ビット ARC プロセッサのサポートがさらに可能になります。
  • s390 アーキテクチャでは、メモリ操作時に KFENCE メカニズムを使用してエラーを検出する機能が実装され、KCSAN 競合状態検出器のサポートが追加されました。
  • printk() を介して出力されるメッセージのリストのインデックス作成のサポートが追加されました。これにより、そのようなメッセージをすべて一度に取得し、ユーザー空間での変更を追跡できるようになります。
  • mmap() では VM_DENYWRITE オプションのサポートが削除され、カーネル コードでは MAP_DENYWRITE モードの使用が削除されました。これにより、ETXTBSY エラーによるファイルへの書き込みのブロックにつながる状況の数が減少しました。
  • 新しいタイプのチェックである「イベント プローブ」がトレース サブシステムに追加されました。これは、既存のトレース イベントに添付して、独自の出力形式を定義できます。
  • Clang コンパイラを使用してカーネルを構築する場合、LLVM プロジェクトのデフォルトのアセンブラが使用されるようになりました。
  • コンパイラによる警告の出力につながるコードをカーネルから取り除くプロジェクトの一環として、コンパイラの警告がエラーとして処理される「-Werror」モードをデフォルトで有効にして実験が実施されました。 5.15 リリースの準備として、Linus はカーネルのビルド時に警告が発生しない変更のみを受け入れるようになり、「-Werror」を使用したビルドを有効にするようになりましたが、その後、そのような決定は時期尚早であり、デフォルトで「-Werror」を有効にするのが遅れることに同意しました。 。 アセンブリ中に「-Werror」フラグを含めるかどうかは、WERROR パラメータを使用して制御されます。このパラメータはデフォルトで COMPILE_TEST に設定されます。 現時点では、テスト ビルドに対してのみ有効になっています。
• 仮想化とセキュリティ
  • 新しい dm-ima ハンドラーがデバイス マッパー (DM) に追加され、IMA (Integrity Measurement Architecture) サブシステムに基づくリモート認証メカニズムが実装されました。これにより、外部サービスがカーネル サブシステムの状態を検証して、その信頼性を保証できるようになります。 。 実際には、dm-ima を使用すると、Device Mapper を使用して外部クラウド システムにリンクされたストレージを作成でき、起動された DM ターゲット構成の有効性が IMA を使用してチェックされます。
  • prctl() は新しいオプション PR_SPEC_L1D_FLUSH を実装します。これを有効にすると、コンテキストの切り替えが発生するたびにカーネルが 1 次 (L1D) キャッシュの内容をフラッシュします。 このモードでは、最も重要なプロセスに対して選択的に、CPU での命令の投機的実行によって引き起こされる脆弱性の結果としてキャッシュ内に落ち着いたデータを特定するために実行されるサイドチャネル攻撃の使用に対する追加の保護を実装できます。 PR_SPEC_LXNUMXD_FLUSH (デフォルトでは有効になっていない) を有効にすると、パフォーマンスが大幅に低下します。
  • GCC に「-fzero-call-used-regs=used-gpr」フラグを追加してカーネルを構築することができます。これにより、関数から制御を返す前にすべてのレジスタが確実にゼロにリセットされます。 このオプションを使用すると、関数からの情報漏洩を防止し、エクスプロイトで ROP (Return-Oriented Programming) ガジェットの構築に適したブロックの数を 20% 削減できます。
  • Hyper-V ハイパーバイザーのクライアントの形式で ARM64 アーキテクチャのカーネルを構築する機能が実装されました。
  • 新しいドライバー開発フレームワーク「VDUSE」が提案されており、ユーザー空間に仮想ブロックデバイスを実装し、ゲストシステムからアクセスするためのトランスポートとしてVirtioを使用できるようになります。
  • I2C バス用の Virtio ドライバーが追加され、別個のバックエンドを使用して準仮想化モードで I2C コントローラーをエミュレートできるようになりました。
  • Virtio ドライバー gpio-virtio を追加して、ゲストがホスト システムによって提供される GPIO ラインにアクセスできるようにしました。
  • I/O MMU (メモリ管理ユニット) のないシステム上で DMA サポートを備えたデバイス ドライバのメモリ ページへのアクセスを制限する機能が追加されました。
  • KVM ハイパーバイザーには、線形ヒストグラムおよび対数ヒストグラムの形式で統計を表示する機能があります。
• ネットワークサブシステム
  • ksmbd モジュールは、SMB3 プロトコルを使用したファイル サーバーの実装とともにカーネルに追加されました。 このモジュールは、カーネルで以前に利用可能だった SMB クライアント実装を補完し、ユーザー空間で実行される SMB サーバーとは異なり、パフォーマンス、メモリ消費、および高度なカーネル機能との統合の点でより効率的です。 Ksmbd は、必要に応じて Samba ツールやライブラリと統合できる、高性能で組み込み対応の Samba 拡張機能として宣伝されています。 ksmbd の機能には、ローカル システム上の分散ファイル キャッシュ テクノロジ (SMB リース) のサポートの強化が含まれており、これによりトラフィックが大幅に削減されます。 将来的には、RDMA (「smbdirect」) のサポートや、デジタル署名を使用した暗号化と検証の信頼性向上に関連するプロトコル拡張機能を追加する予定です。
  • CIFS クライアントは、NTLM および SMB1 プロトコルで使用される弱い DES ベースの認証アルゴリズムをサポートしなくなりました。
  • マルチキャスト サポートは、VLAN のネットワーク ブリッジの実装で実装されます。
  • ネットワーク インターフェイスの集約に使用されるボンディング ドライバーには、XDP (eXpress Data Path) サブシステムのサポートが追加されました。これにより、Linux カーネル ネットワーク スタックによって処理される前の段階でネットワーク パケットを操作できるようになります。
  • mac80211 ワイヤレス スタックは、LPI、SP、および VLP モードで 6GHZ STA (特別一時認証) をサポートし、アクセス ポイント モードで個別の TWT (ターゲット ウェイク タイム) を設定する機能もサポートします。
  • 管理コントローラーと関連デバイス (ホスト プロセッサー、周辺機器など) 間の対話に使用される MCTP (管理コンポーネント トランスポート プロトコル) のサポートが追加されました。
  • MPTCP (MultiPath TCP) のコアへの統合。これは、異なる IP アドレスに関連付けられた異なるネットワーク インターフェイスを介して複数のルートに沿って同時にパケットを配信する TCP 接続の操作を組織するための TCP プロトコルの拡張です。 新しいリリースでは、フルメッシュ モードでのアドレスのサポートが追加されています。
  • SRv6 (セグメント ルーティング IPv6) プロトコルでカプセル化されたネットワーク ストリームのハンドラーが netfilter に追加されました。
  • Unix ストリーミング ソケットのソックマップ サポートを追加しました。
• 機器
  • amdgpu ドライバーは、Cyan Skillfish APU (Navi 1x GPU を搭載) をサポートします。 Yellow Carp APU がビデオ コーデックをサポートするようになりました。 Aldebaran GPU のサポートが改善されました。 GPU Navi 24「Beige Goby」および RDNA2 に基づく新しいマップ識別子を追加しました。 仮想スクリーン (VKMS) の改良された実装が提案されています。 AMD Zen 3 チップの温度監視のサポートが実装されました。
  • amdkfd ドライバー (Polaris などの個別 GPU 用) は、HMM (異種メモリ管理) サブシステムに基づいて共有仮想メモリ マネージャー (SVM、共有仮想メモリ) を実装します。これにより、独自のメモリ管理ユニット (MMU) を持つデバイスの使用が可能になります。 、メモリ管理ユニット）、メインメモリにアクセスできます。 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。
  • Intel ビデオ カード用の i915 ドライバーは、TTM ビデオ メモリ マネージャーの使用を拡張し、GuC (グラフィックス マイクロ コントローラー) に基づいて電力消費を管理する機能を備えています。 Intel ARC Alchemist グラフィックス カードと Intel Xe-HP GPU のサポートを実装するための準備が始まりました。
  • nouveau ドライバーは、DPCD (DisplayPort Configuration Data) を使用して eDP パネルのバックライト制御を実装します。
  • Adreno 7c Gen 3 および Adreno 680 GPU のサポートが msm ドライバーに追加されました。
  • IOMMU ドライバーは Apple M1 チップ用に実装されています。
  • AMD Van Gogh APU に基づくシステム用のサウンド ドライバーを追加しました。
  • Realtek R8188EU ドライバーがステージング ブランチに追加され、Realtek RTL8188EU 8188 b/g/n ワイヤレス チップ用の古いバージョンのドライバー (rtl802.11eu) が置き換えられました。
  • ocp_pt ドライバーは、Meta (Facebook) によって開発された PCIe ボード用に含まれており、小型原子時計と GNSS 受信機が実装されており、個別の正確な時刻同期サーバーの動作を整理するために使用できます。
  • Sony Xperia 10II (Snapdragon 665)、Xiaomi Redmi 2 (Snapdragon MSM8916)、Samsung Galaxy S3 (Snapdragon MSM8226)、Samsung Gavini/Codina/Kyle スマートフォンのサポートを追加しました。
  • ARM SoСおよびNVIDIA Jetson TX2 NX開発者キット、Sancloud BBE Lite、PicoITX、DRC02、SolidRun SolidSense、SKOV i.MX6、Nitrogen8、Traverse Ten64、GW7902、Microchip SAMA7、ualcomm Snapdragon SDM636/SM8150、Renesas R-Car H3eのサポートを追加しました。ボード - 2G/M3e-2G、Marvell CN913x、ASpeed AST2600 (Facebook Cloudripper、Elbert および Fuji サーバー ボード)、4KOpen STiH418-b2264。
  • Gopher 2b LCD パネル、EDT ETM0350G0DH6/ETMV570G2DHU、LOGIC Technologies LTTD800480070-L6WH-RT、Multi-Innotechnology MI1010AIT-1CP1、Innolux EJ030NA 3.0、ilitek ili9341、E Ink VB3300-KCA、Samsung ATNA のサポートを追加しました。 33XC20 7430、サムスン DB2401、ワイドチップ WSXNUMX 。
  • LiteX ソフトウェア SoC (FPGA 用) で使用されるイーサネット コントローラーをサポートする LiteETH ドライバーを追加しました。
  • 最小遅延モードでの動作の組み込みを制御するために、USB オーディオ ドライバーに lowlatency オプションが追加されました。 デバイス固有の設定を渡すための quirk_flags オプションも追加されました。

同時に、Latin American Free Software Foundation は、完全に無料のカーネル 5.15 のバージョンである Linux-libre 5.15-gnu を作成しました。これは、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の要素を取り除いたものです。メーカーによる。 新しいリリースでは、クリーニングの完了に関するメッセージをログに出力する機能が実装されました。 mkspec を使用してパッケージを生成する際の問題が修正され、スナップ パッケージのサポートが改善されました。 frmware.h ヘッダー ファイルの処理時に表示されるいくつかの警告を削除しました。 「-Werror」モードでビルドする際に、一部の種類の警告（「format-extra-args」、コメント、未使用の関数および変数）を出力できるようにしました。 gehc-achc ドライバーのクリーニングを追加しました。 ドライバーとサブシステム adreno、btusb、btintel、brcmfmac、aarch64 qcom の BLOB クリーニング コードを更新しました。 ドライバー prism54 (削除) および rtl8188eu (r8188eu に置き換え) のクリーニングは停止されました。

出所： オープンネット.ru