Linux 5.9 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 5.9。 最も注目すべき変更点としては、プロプライエタリ モジュールから GPL モジュールへのシンボルのインポートの制限、FSGSBASE プロセッサ命令を使用したコンテキスト切り替え操作の高速化、Zstd を使用したカーネル イメージ圧縮のサポート、カーネル内のスレッドの優先順位付けの再調整、PRP のサポートなどが挙げられます。 (並列冗長プロトコル)、デッドライン スケジューラでの帯域幅を意識したスケジューリング、メモリ ページのプリエンプティブ パッキング、機能フラグ CAP_CHECKPOINT_RESTOR、close_range() システム コール、dm-crypt パフォーマンスの向上、32 ビット Xen PV ゲストのコード削除、新しいスラブ メモリ管理メカニズム、Btrfs のオプション「レスキュー」、ext4 および F2FS でのインライン暗号化のサポート。

新しいバージョンには、16074 年の開発者による 2011 件の修正が含まれています。
パッチ サイズ - 62 MB (変更により 14548 個のファイルが影響を受け、782155 行のコードが追加され、314792 行が削除されました)。 45 で提示された全体の約 5.9%
変更はデバイスドライバーに関連しており、変更の約 15% 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対する態度、13%
ネットワーク スタックに関連し、3% がファイル システムに、3% が内部に関連
カーネルサブシステム。

メイン イノベーション:

• メモリおよびシステム サービス
  • 締められた GPL ライセンスに基づいてモジュールのみにエクスポートされた独自のドライバーとカーネル コンポーネントをリンクするための GPL レイヤーの使用に対する保護。 TAINT_PROPRIETARY_MODULE フラグは、このフラグを持つモジュールからシンボルをインポートするすべてのモジュールで継承されるようになりました。 GPL モジュールが非 GPL モジュールからシンボルをインポートしようとすると、その GPL モジュールは TAINT_PROPRIETARY_MODULE ラベルを継承し、たとえそのモジュールが以前に非 GPL モジュールからシンボルをインポートしていても、GPL ライセンスのモジュールでのみ利用可能なカーネル コンポーネントにアクセスできなくなります。 「gplonly」カテゴリ。 独自のドライバの動作を中断する可能性があるリバース ロック (EXPORT_SYMBOL_GPL をインポートしたモジュール内の EXPORT_SYMBOL_GPL のみをエクスポートする) は実装されていません (独自のモジュール フラグのみが継承され、GPL バインディングは継承されません)。
  • 追加した kcompactd エンジンのサポート メモリページのプリパッキング バックグラウンドで実行して、カーネルが使用できる大きなメモリ ページの数を増やします。 予備的な見積もりによると、バックグラウンド パッケージ化は、最小限のオーバーヘッドを犠牲にして、必要なときに起動される以前に使用されていたパッケージング メカニズムと比較して、大きなメモリ ページ (ヒュージ ページ) を割り当てる際の遅延を 70 ～ 80 倍削減できます。 ）。 kcompactd が提供する外部断片化の境界を設定するために、sysctl vm.compaction_proactiveness が追加されました。
  • 追加した アルゴリズムを使用したカーネルイメージ圧縮のサポート Z標準 (zstd)。
  • プロセッサ命令のサポートが x86 システムに実装されました FSGSベースを使用すると、ユーザー空間から FS/GS レジスタの内容を読み取ったり、変更したりできます。 カーネルでは、FSGSBASE を使用して、GSBASE に対する不必要な MSR 書き込み操作を排除することでコンテキスト切り替え操作を高速化します。また、ユーザー空間では、FS/GS を変更するための不要なシステム コールを回避します。
  • 追加した MSR の変更は問題を引き起こす可能性があるため、「allow_writes」パラメータを使用すると、ユーザー空間からプロセッサの MSR レジスタへの変更を禁止し、これらのレジスタの内容へのアクセスを読み取り操作に制限できます。 デフォルトでは書き込みはまだ無効になっておらず、MSR への変更はログに反映されますが、将来的にはデフォルトのアクセスを読み取り専用モードに切り替える予定です。
  • 非同期I/Oインターフェースへ io_uring カーネル スレッドを必要としない非同期バッファ読み取り操作の完全サポートが追加されました。 将来のリリースでは録音のサポートが予定されています。
  • I/O スケジューラの期限内 実装された 能力に基づいた計画、 許可する ARM ベースのシステムなどの非対称システムで正しい決定を下す DynamIQ big.LITTLE は、強力な CPU コアと低効率のエネルギー効率の高い CPU コアを XNUMX つのチップに組み合わせています。 特に、新しいモードを使用すると、遅い CPU コアにタスクを時間通りに完了するための適切なリソースがない場合のスケジュールの不一致を回避できます。
  • カーネルのエネルギー消費モデル (エネルギー モデル フレームワーク) は次のようになります。 説明する CPUの消費電力挙動だけでなく、周辺機器も対象としています。
  • close_range() システム コールは、プロセスが開いているファイル記述子の全範囲を一度に閉じることができるように実装されました。
  • テキストコンソールとfbconドライバーの実装から コードが削除されましたこれは、VGA テキスト モード ビデオ メモリの量を超えてプログラム的にテキストをスクロールバック (CONFIG_VGACON_SOFT_SCROLLBACK) する機能を提供します。
  • 再設計された カーネル内のスレッドに優先順位を割り当てるためのアルゴリズム。 新しいオプションにより、リアルタイム タスクに優先順位を割り当てる際に、すべてのカーネル サブシステム間での一貫性が向上します。
  • sysctlを追加しました sched_uclamp_util_min_rt_default リアルタイム タスクの CPU ブースト設定を制御します (たとえば、バッテリ電源またはモバイル システムに切り替えた後、リアルタイム タスクの動作をその場で変更して電力を節約できます)。
  • ページ キャッシュに透過的ヒュージ ページ テクノロジのサポートを実装するための準備が行われました。
  • fanotify エンジンは、新しいフラグ FAN_REPORT_NAME および FAN_REPORT_DIR_FID を実装し、ディレクトリ アイテムおよび非ディレクトリ オブジェクトの作成、削除、または移動イベントが発生したときに親名と一意の FID 情報を報告します。
  • cgroup の場合 実装された 新しいスラブ メモリ コントローラーは、スラブ アカウンティングをメモリ ページ レベルからカーネル オブジェクト レベルに移動することで注目に値します。これにより、cgroup ごとに個別のスラブ キャッシュを割り当てるのではなく、異なる cgroup でスラブ ページを共有できるようになります。 提案されたアプローチにより、スラブの使用効率が向上し、スラブに使用されるメモリのサイズが 30 ～ 45% 削減され、カーネル全体のメモリ消費量が大幅に削減され、メモリの断片化が軽減されます。
  • サウンドサブシステム内 ALSA и USBスタック、 に従って 最近採用された Linux カーネルでの包括的な用語の使用に関する推奨事項、政治的に不正確な用語が削除されました。 コードから「スレーブ」、「マスター」、「ブラックリスト」、「ホワイトリスト」という単語が削除されました。
• 仮想化とセキュリティ
  • Clang コンパイラを使用してカーネルをビルドする場合 出現した スタックに格納されているすべての変数をゼロに自動初期化するように構成 (CONFIG_INIT_STACK_ALL_ZERO) する機能 (ビルド時に、「-ftrivial-auto-var-init=zero」を指定します)。
  • seccomp サブシステムでは、ユーザー空間でプロセス制御モードを使用する場合、 追加した 機会 ファイル記述子の作成につながるシステムコールを完全にエミュレートするために、監視対象のプロセスにファイル記述子を置き換えます。 この機能は、Chrome の分離コンテナ システムやサンドボックス実装で需要があります。
  • xtensa およ​​び csky アーキテクチャの場合、seccomp サブシステムを使用してシステム コールを制限するためのサポートが追加されました。 xtensa の場合、監査メカニズムのサポートが追加で実装されます。
  • 追加した 新しい機能フラグ CAP_CHECKPOINT_RESTORE により、追加の権限を譲渡せずに、プロセスの状態の凍結と復元に関連する機能へのアクセスを提供できるようになります。
  • GCC 11 は、必要なすべての機能を提供します。
    デバッグ ツール KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer)。カーネル内の競合状態を動的に検出するように設計されています。 したがって、KCSAN は GCC で構築されたカーネルで使用できるようになりました。

  • AMD Zen 以降の CPU モデルの場合 追加した P2PDMA テクノロジのサポート。これにより、PCI バスに接続された XNUMX つのデバイスのメモリ間の直接データ転送に DMA を使用できるようになります。
  • dm-crypt に、ワークキューを使用せずに暗号化データ処理を実行することで遅延を短縮できるモードが追加されました。 このモードは、次の機能を正しく動作させるためにも必要です。 ゾーン化された ブロックデバイス (ブロックのグループ全体を更新する、連続して書き込む必要がある領域を持つデバイス)。 dm-crypt のスループットを向上させ、待ち時間を短縮するための作業が行われました。
  • Xen ハイパーバイザーを実行する準仮想化モードで実行される 32 ビット ゲストをサポートするコードを削除しました。 このようなシステムのユーザーは、ゲスト環境で 64 ビット カーネルの使用に切り替えるか、準仮想化 (PV) ではなく完全 (HVM) または複合 (PVH) 仮想化モードを使用して環境を実行する必要があります。
• ディスク サブシステム、I/O、およびファイル システム
  • Btrfs ファイル システム上 実装されました 他のすべての回復オプションへのアクセスを統合する「レスキュー」マウント オプション。 「alloc_start」および「subvolrootid」オプションのサポートは削除され、「inode_cache」オプションは非推奨になりました。 パフォーマンスの最適化が行われ、特に fsync() 操作の実行が大幅に高速化されました。 追加した CRC32c 以外の代替タイプのチェックサムを使用する機能。
  • 追加した ext4 および F2FS ファイル システムでインライン暗号化 (Inline Encryption) を使用する機能。これを有効にするために、「inlinecrypt」マウント オプションが提供されています。 インライン暗号化モードでは、ドライブ コントローラーに組み込まれた暗号化メカニズムを使用して、入出力を透過的に暗号化および復号化できます。
  • XFS 内 安全な メモリ クリーンアップ操作の実行時にプロセスをブロックしない完全な非同期モードでの inode リセット (フラッシュ)。 ソフト制限と i ノード制限の警告が誤って追跡される原因となっていた長年のクォータ問題が解決されました。 ext4 と xfs の DAX サポートの統合実装。
  • 内線4 実装されました ブロック割り当てビットマップをプリロードします。 初期化されていないグループのスキャンを制限することと組み合わせることで、最適化により、非常に大きなパーティションのマウントに必要な時間が短縮されました。
  • F2FSでは 追加されました ioctl F2FS_IOC_SEC_TRIM_FILE。これにより、TRIM/discard コマンドを使用して、ファイル内の指定されたデータを物理的にリセットできます。たとえば、ドライブにデータを残さずにアクセス キーを削除できます。
    F2FSでも 追加されました 新しいガベージ コレクション モード GC_URGENT_LOW。ガベージ コレクターを開始する前にアイドル状態であるかどうかの一部のチェックを排除することで、より積極的に機能します。

  • bcache では、ゾーン デバイス キャッシュを有効にする準備として、エクステントの Bucket_size が 16 ビットから 32 ビットに増加されました。
  • UFS コントローラによって提供される組み込みハードウェア暗号化に基づくインライン暗号化を使用する機能が SCSI サブシステムに追加されました (ユニバーサルフラッシュストレージ).
  • 新しいカーネル コマンド ライン パラメータ「debugfs」が追加されました。これにより、同じ名前の擬似 FS の可用性を制御できるようになります。
  • NFSv4.2 クライアントは、拡張ファイル属性 (xattr) のサポートを提供します。
  • dmダスト内 追加されました ディスク上で識別されたすべての不良ブロックのリストを一度に表示するためのインターフェース (「dmsetup message dump1 0 listbadblocks」)。
  • md/raid5 の場合、STRIPE ブロック サイズを構成するために /sys/block/md1/md/ストライプ_サイズ パラメーターが追加されました。
  • NVMeストレージデバイスの場合 追加した ドライブ ゾーニング コマンド (ZNS、NVM Express Zoned Namespace) のサポート。これにより、ストレージ スペースをブロックのグループを構成するゾーンに分割して、ドライブ上のデータの配置をより完全に制御できます。
• ネットワークサブシステム
  • ネットフィルター内 追加した ルーティング チェックの前の段階でパケットを拒否する機能 (REJECT 式は、INPUT、FORWARD、および OUTPUT チェーンだけでなく、icmp および tcp の PREROUTING 段階でも使用できるようになりました)。
  • nftable 内 追加した 構成変更に関連するイベントを監査する機能。
  • netlink API の nftables 内 追加した 匿名チェーンのサポート。その名前はカーネルによって動的に割り当てられます。 匿名チェーンに関連付けられたルールを削除すると、チェーン自体も自動的に削除されます。
  • BPF は、データをユーザー空間にコピーせずに、連想配列 (マップ) の要素を走査、フィルタリング、変更するイテレータのサポートを追加します。 イテレータは TCP および UDP ソケットに使用でき、BPF プログラムが開いているソケットのリストを反復処理し、そこから必要な情報を抽出できるようになります。
  • 新しいタイプの BPF プログラム BPF_PROG_TYPE_SK_LOOKUP が追加されました。これは、カーネルが着信接続に適したリスニング ソケットを探すときに起動されます。 このような BPF プログラムを使用すると、bind() システム コールの制約を受けることなく、接続をどのソケットに関連付けるかを決定するハンドラーを作成できます。 たとえば、単一のソケットをアドレスまたはポートの範囲に関連付けることができます。 さらに、SO_KEEPALIVE フラグのサポートが bpf_setsockopt() に追加され、ソケットの解放時に呼び出される BPF_CGROUP_INET_SOCK_RELEASE ハンドラーをインストールする機能が実装されました。
  • プロトコルサポートの実装 PRP (Parallel Redundancy Protocol) により、ネットワーク コンポーネントに障害が発生した場合に、アプリケーションに対して透過的にバックアップ チャネルへのイーサネット ベースのスイッチングが可能になります。
  • スタック mac80211 追加した アクセス ポイント モードでの 2 段階の WPA/WPAXNUMX-PSK チャネル ネゴシエーションのサポート。
  • デフォルトで FQ-PIE (Flow Queue PIE) ネットワーク キュー管理アルゴリズムを使用するように qdisc (キューイング規律) スケジューラを切り替える機能が追加されました。これは、ネットワーク内のエッジ ネットワーク機器に対する中間パケット バッファリング (バッファ膨張) の悪影響を軽減することを目的としています。ケーブルモデム。
  • 新しい機能が MPTCP (MultiPath TCP) に追加されました。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 プロトコルの拡張機能です。 setsockopt の syn Cookie、DATA_FIN、バッファ自動チューニング、ソケット診断、および REUSEADDR、REUSEPORT、および V6ONLY フラグのサポートが追加されました。
  • XNUMX つのシステム上で複数のルーティング ドメインの動作を組織化できる仮想ルーティング テーブル VRF (Virtual Routing and Forwarding) には、「厳密」モードが実装されています。 このモードでは、仮想テーブルは、他の仮想テーブルで使用されていないルーティング テーブルにのみ関連付けることができます。
  • 無線ドライバーはath11kです 追加した 6GHzの周波数をサポートし、 スペクトルスキャン.
• 機器
  • 北京大学のマイクロプロセッサ センターで開発され、2011 年に Linux カーネルに組み込まれた UniCore アーキテクチャをサポートするコードを削除しました。 このアーキテクチャは 2014 年以来メンテナンスされておらず、GCC ではサポートされていません。
  • RISC-Vアーキテクチャのサポートが実装されました コフ (カーネル コード カバレッジを分析するための debugfs インターフェイス)、kmemleak (メモリ リーク検出システム)、スタック保護、ジャンプ マーク、ティックレス操作 (タイマー信号に依存しないマルチタスク)。
  • PowerPC アーキテクチャでは、スピンロック キューのサポートが実装され、ロック競合状況でのパフォーマンスが大幅に向上しました。
  • ARM および ARM64 アーキテクチャの場合、プロセッサ周波数調整メカニズムはデフォルトで有効になっています scheduleutil (cpufreq ガバナ) は、タスク スケジューラからの情報を直接使用して周波数の変更を決定し、cpufreq ドライバに即座にアクセスして周波数を迅速に変更し、CPU 動作パラメータを現在の負荷に即座に調整します。
  • Intel グラフィックス カード用の i915 DRM ドライバーには、マイクロアーキテクチャに基づくチップのサポートが含まれています ロケット湖 個別カードの初期サポートを追加しました インテル Xe DG1.
  • Amdgpu ドライバーに AMD GPU の初期サポートが追加されました ナビ21 （ネイビーヒラメ）と ナビ22 （シエナ・シクリッド）。 Southern Islands GPU (Radeon HD 7000) の UVD/VCE ビデオ エンコードおよびデコード アクセラレーション エンジンのサポートが追加されました。
    表示を 90、180、または 270 度回転するプロパティを追加しました。

    興味深いことに、AMD GPU のドライバー です カーネル内で最大のドライバー - 約 2.71 万行のコードがあり、これはカーネルの合計サイズ (10 万行) の約 27.81% に相当します。 同時に、GPU レジスタのデータを含む自動生成されたヘッダー ファイルによって 1.79 万行が占められ、C コードは 366 万 915 千行になります (比較のために、Intel i209 ドライバーには 149 万 XNUMX 千行、Nouveau には XNUMX 万 XNUMX 千行が含まれています)。

  • ヌーボードライバーで 追加した を使用したフレームごとの整合性チェックのサポート CRC NVIDIA GPU ディスプレイ エンジンの (巡回冗長検査)。 実装は、NVIDIA が提供するドキュメントに基づいています。
  • LCD パネル用のドライバーを追加しました: Frida FRD350H54004、KOE TX26D202VM0BWA、CDTech S070PWS19HP-FC21、CDTech S070SWV29HG-DC44、Tianma TM070JVHG33、および Xingbangda XBD599。
  • ALSA オーディオ サブシステムは以下をサポートします。 インテル サイレント ストリーム (再生開始時の遅延を排除するための外部 HDMI デバイス用の連続電源モード) 新しいデバイス マイクのアクティブ化ボタンとミュート ボタンの照明を制御し、コントローラーなどの新しい機器のサポートも追加しました 龍芯7A1000.
  • ARM ボード、デバイス、プラットフォームのサポートを追加: Pine64 PinePhone v1.2、Lenovo IdeaPad Duet 10.1、ASUS Google Nexus 7、Acer Iconia Tab A500、Qualcomm Snapdragon SDM630 (Sony Xperia 10、10 Plus、XA2、XA2 Plus、XA2 で使用) Ultra)、Jetson Xavier NX、Amlogic WeTek Core2、Aspeed EthanolX、NXP i.MX6 ベースの 3011 つの新しいボード、MikroTik RouterBoard 950、Xiaomi Libra、Microsoft Lumia 5、Sony Xperia Z5、MStar、Microchip Sparx3、Intel Keem Bay、Amazon Alpine v2、ルネサス RZ/GXNUMXH。

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 5.9 - Linux-libre 5.9-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、WiFi rtw8821c および SoC MediaTek mt8183 のドライバーでの BLOB ロードが無効になります。 Habanalabs、Wilc1000、amdgpu、mt7615、i915 CSR、Mellanox mlxsw (Spectrum3)、r8169 (rtl8125b-2)、および x86 タッチスクリーン ドライバーおよびサブシステムの BLOB クリーニング コードを更新しました。

出所： オープンネット.ru