Linux 5.1 ბირთვის გამოშვება

განვითარების ორი თვის შემდეგ, Linus Torvalds შემოიღო ბირთვის გამოშვება Linux 5.1. ყველაზე შესამჩნევ ცვლილებებს შორის: ახალი ინტერფეისი ასინქრონული I/O io_uring-ისთვის, NVDIMM RAM-ად გამოყენების შესაძლებლობა, Nouveau-ში საერთო ვირტუალური მეხსიერების მხარდაჭერა, ძალიან დიდი ფაილური სისტემების მასშტაბური მონიტორინგის მხარდაჭერა fanotify-ის საშუალებით, Zstd შეკუმშვის კონფიგურაციის შესაძლებლობა. დონეები Btrfs-ში, Cpuidle-ის ახალი TEO დამმუშავებელი, სისტემური ზარების განხორციელება 2038 წლის პრობლემის გადასაჭრელად, მოწყობილობის ჩატვირთვის შესაძლებლობა initramfs-ის გარეშე, SafeSetID LSM მოდული, კომბინირებული ცოცხალი პატჩების მხარდაჭერა.

მთავარი ინოვაციები:

• დისკის ქვესისტემა, I/O და ფაილური სისტემები
  • დანერგილია ახალი ინტერფეისი ასინქრონული I/O-სთვის - io_uring, რომელიც გამოირჩევა I/O გამოკითხვის მხარდაჭერით და ბუფერით ან მის გარეშე მუშაობის შესაძლებლობით. შეგახსენებთ, რომ ადრე შემოთავაზებული ასინქრონული I/O მექანიზმი "aio" არ უჭერდა მხარს ბუფერულ I/O-ს, შეეძლო მუშაობა მხოლოდ O_DIRECT რეჟიმში (ბაფერირებისა და ქეშის გვერდის ავლით), ჰქონდა დაბლოკვის პრობლემა მეტამონაცემების ხელმისაწვდომობის მოლოდინის გამო და აჩვენა დიდი ხარჯები მეხსიერებაში მონაცემების კოპირების გამო.

    API-ს ფარგლებში
    io_uring დეველოპერები ცდილობდნენ აღმოფხვრას ძველი aio ინტერფეისის ნაკლოვანებები. ავტორი შესრულება io_uring ძალიან ახლოს არის SPDK და საგრძნობლად უსწრებს ლიბაოს, როცა ჩართულია კენჭისყრით მუშაობა. მომზადდა ბიბლიოთეკა io_uring-ის გამოსაყენებლად მომხმარებლის სივრცეში გაშვებულ საბოლოო აპლიკაციებში განთავისუფლება, რომელიც უზრუნველყოფს მაღალი დონის ჩარჩოს ბირთვის ინტერფეისზე;

  • მოვლენების თვალთვალის მექანიზმში FS fanotify() დაემატა სუპერბლოკის და სტრუქტურის ცვლილების სიტუაციების თვალთვალის მხარდაჭერა პირდაპირი (დირექტორიების შექმნის, წაშლისა და გადატანის ღონისძიებები). წარმოდგენილი ფუნქციები ხელს უწყობს მასშტაბურობის პრობლემების გადაჭრას, რომლებიც წარმოიქმნება რეკურსიული ცვლილებების თვალყურის დევნების შექმნისას ძალიან დიდ ფაილურ სისტემებში inotify მექანიზმის გამოყენებით (dirent ცვლილებები ადრე მხოლოდ inotify-ის საშუალებით შეიძლებოდა თვალყური ადევნოთ, მაგრამ
    შესრულება დიდი ჩადგმული დირექტორიების რეკურსიული თვალთვალის პირობებში სასურველს ტოვებს). ახლა ასეთი მონიტორინგი ეფექტურად განხორციელდება fanotify-ის მეშვეობით;

  • Btrfs ფაილურ სისტემაზე დაემატა zstd ალგორითმისთვის შეკუმშვის დონის მორგების შესაძლებლობა, რაც შეიძლება ჩაითვალოს ოპტიმალურ კომპრომისად სწრაფ, მაგრამ არაეფექტურ lz4-სა და ნელი, მაგრამ კარგი შეკუმშვის xz-ს შორის. იმის ანალოგიით, თუ როგორ იყო ადრე შესაძლებელი zlib-ის გამოყენებისას შეკუმშვის დონის დაყენება, zstd-ს დაემატა სამონტაჟო ვარიანტის „-o compress=zstd:level“ მხარდაჭერა. ტესტირების დროს მინიმალური პირველი დონე უზრუნველყოფდა მონაცემთა შეკუმშვას 2.658-ჯერ, შეკუმშვის სიჩქარით 438.47 მბ/წმ, დეკომპრესიის სიჩქარე 910.51 მბ/წმ და მეხსიერების მოხმარება 780 მბ, ხოლო მაქსიმალური დონე 15 უზრუნველყოფდა 3.126-ჯერ, მაგრამ შეკუმშვით. სიჩქარე 37.30 მბ/წმ.გაშლა 878.84 მბ/წმ და მეხსიერების მოხმარება 2547 მბ;
  • დამატებულია მოწყობილობა-მაპერ მოწყობილობაზე მდებარე ფაილური სისტემიდან ჩატვირთვის შესაძლებლობა, initramfs-ის გამოყენების გარეშე. ბირთვის მიმდინარე გამოშვებიდან დაწყებული, მოწყობილობა-მაპერის მოწყობილობები შეიძლება გამოყენებულ იქნას უშუალოდ ჩატვირთვის პროცესში, მაგალითად, როგორც დანაყოფი root ფაილურ სისტემასთან. დანაყოფი კონფიგურებულია ჩატვირთვის პარამეტრის "dm-mod.create" გამოყენებით. Device-mapper მოდულები, რომლებიც დასაშვებია ჩატვირთვისთვის, მოიცავს: "crypt", "delay", "linear", "snapshot-origin" და "verity";
  • F2FS_NOCOW_FL დროშა დაემატა F2FS ფაილურ სისტემას, რომელიც ორიენტირებულია Flash დისკებზე, რაც საშუალებას გაძლევთ გამორთოთ კოპირება-ჩაწერის რეჟიმი მოცემული ფაილისთვის;
  • ფაილური სისტემა ამოღებულია ბირთვიდან ეგზოფები, რომელიც არის ext2-ის ვარიანტი, ადაპტირებულია OSD (Object-based Storage Device) ობიექტების საცავებთან მუშაობისთვის. ასევე ამოღებულია SCSI პროტოკოლის მხარდაჭერა ასეთი ობიექტების შესანახი მოწყობილობებისთვის;
• ვირტუალიზაცია და უსაფრთხოება
  • დამატებულია PR_SPEC_DISABLE_NOEXEC ოფცია prctl()-ს, რომ აკონტროლოს ინსტრუქციების სპეკულაციური შესრულება არჩეული პროცესისთვის. ახალი ვარიანტი საშუალებას გაძლევთ შერჩევით გამორთოთ სპეკულაციური შესრულება იმ პროცესებისთვის, რომლებსაც პოტენციურად შეიძლება დაესხას Spectre შეტევა. ჩაკეტვა გრძელდება პირველ ზარამდე exec();
  • დანერგილი LSM მოდული SafeSetID, რომელიც საშუალებას აძლევს სისტემის სერვისებს უსაფრთხოდ მართონ მომხმარებლები პრივილეგიების გაზრდის გარეშე (CAP_SETUID) და root პრივილეგიების მოპოვების გარეშე. პრივილეგიები ენიჭება Securityfs-ში წესების განსაზღვრით, რომელიც ეფუძნება მოქმედი აკინძების თეთრ სიას („UID1:UID2“ სახით);
  • დამატებულია დაბალი დონის ცვლილებები, რომლებიც საჭიროა დასტაზე დაფუძნებული უსაფრთხოების მოდულების (LSMs) ჩატვირთვისთვის. გააცნო "lsm" ბირთვის ჩატვირთვის ვარიანტი, რათა აკონტროლოთ რომელი მოდულები იტვირთება და რა თანმიმდევრობით;
  • აუდიტის ქვესისტემას დაემატა ფაილის სახელების სივრცის მხარდაჭერა;
  • გაფართოვდა GCC დანამატის structleak-ის შესაძლებლობები, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დაბლოკოთ მეხსიერების შინაარსის პოტენციური გაჟონვა, უზრუნველყოფილია ნებისმიერი ცვლადის ინიციალიზაცია, რომელიც გამოიყენება კოდში დასტაზე მითითების წვდომის საშუალებით;
• ქსელის ქვესისტემა
  • სოკეტებისთვის განხორციელდა ახალი ვარიანტი "SO_BINDTOIFINDEX" მსგავსი
    "SO_BINDTODEVICE", მაგრამ არგუმენტად ინტერფეისის სახელის ნაცვლად ქსელის ინტერფეისის ინდექსის ნომრის აღება;

  • mac80211 დასტამ დაამატა ერთ მოწყობილობაზე მრავალი BSSID (MAC მისამართები) მინიჭების შესაძლებლობა. WiFi-ის მუშაობის ოპტიმიზაციის პროექტის ფარგლებში, mac80211 დასტამ დაამატა საეთერო დროის აღრიცხვა და რამდენიმე სადგურზე საეთერო დროის განაწილების შესაძლებლობა (წვდომის წერტილის რეჟიმში მუშაობისას, გადაცემის ნაკლები დროის გამოყოფა ნელი უკაბელო სადგურებისთვის, დროის თანაბრად განაწილების ნაცვლად ყველა სადგურზე. სადგურები);
  • დამატებულია მექანიზმი "devlink ჯანმრთელობა", რომელიც აწვდის შეტყობინებებს ქსელის ინტერფეისთან დაკავშირებული პრობლემების წარმოშობისას;
• მეხსიერების და სისტემის სერვისები
  • განხორციელდა უსაფრთხო სიგნალის მიწოდება, რომელიც PID ხელახლა გამოყენების საშუალებას იძლევა. მაგალითად, ადრე მოკვლის გამოძახებისას, შეიძლება წარმოიშვას სიტუაცია, როდესაც სიგნალის გაგზავნისთანავე, სამიზნე PID შეიძლება განთავისუფლდეს პროცესის შეწყვეტის გამო და დაიკავოს სხვა პროცესით, ხოლო სიგნალი საბოლოოდ გადაეცეს სხვა პროცესს. ასეთი სიტუაციების აღმოსაფხვრელად დაემატა ახალი სისტემური ზარი pidfd_send_signal, რომელიც იყენებს ფაილის აღწერებს /proc/pid-დან, რათა უზრუნველყოს პროცესის სტაბილური დაკავშირება. მაშინაც კი, თუ PID ხელახლა გამოყენებული იქნება სისტემური ზარის დამუშავების დროს, ფაილის აღწერილობა არ შეიცვლება და მისი უსაფრთხოდ გამოყენება შესაძლებელია პროცესზე სიგნალის გასაგზავნად;
  • დამატებულია მუდმივი მეხსიერების მოწყობილობების გამოყენების შესაძლებლობა (მაგალითად, მუდმივი მეხსიერება NVDIMM-ები) როგორც ოპერატიული მეხსიერება. აქამდე ბირთვი მხარს უჭერდა ისეთ მოწყობილობებს, როგორიცაა შენახვის მოწყობილობები, მაგრამ ახლა მათი გამოყენება შესაძლებელია როგორც დამატებითი ოპერატიული მეხსიერება. ფუნქცია დანერგილია იმ მომხმარებლების სურვილების საპასუხოდ, რომლებსაც სურთ შეეგუონ შესრულების შეფერხებას და სურთ გამოიყენონ Linux ბირთვის მეხსიერების მართვის API არსებული მომხმარებლის სივრცის მეხსიერების განაწილების სისტემების გამოყენების ნაცვლად, რომლებიც მუშაობენ mmap-ზე dax-ისთვის. ფაილი;
  • დამატებულია CPU-ის უმოქმედო ახალი დამმუშავებელი (cpuidle, წყვეტს, როდის შეიძლება CPU გადავიდეს ენერგიის დაზოგვის ღრმა რეჟიმებში; რაც უფრო ღრმაა რეჟიმი, მით მეტია დანაზოგი, მაგრამ ასევე მეტი დრო სჭირდება რეჟიმიდან გასვლას) - TEO (Timer Events Oriented Governor). ). ამ დრომდე შემოთავაზებულია ორი cpuidle დამმუშავებელი - "მენიუ" და "ასვლა", რომლებიც განსხვავდება ევრისტიკაში. "მენიუ" დამმუშავებელს აქვს ცნობილი პრობლემები ევრისტიკული გადაწყვეტილებების მიღებისას, რის აღმოსაფხვრელად გადაწყდა ახალი დამმუშავებლის მომზადება. TEO პოზიციონირებულია, როგორც "მენიუ" დამმუშავებლის ალტერნატივა, რაც უფრო მაღალი მუშაობის საშუალებას იძლევა ენერგიის მოხმარების იგივე დონის შენარჩუნებისას.
    თქვენ შეგიძლიათ გაააქტიუროთ ახალი დამმუშავებელი ჩატვირთვის პარამეტრის „cpuidle.governor=teo“ გამოყენებით;

  • აღმოფხვრის სამუშაოების ფარგლებში 2038 წლის პრობლემები, რომელიც გამოწვეულია 32-ბიტიანი time_t ტიპის გადაჭარბებით, მოიცავს სისტემურ ზარებს, რომლებიც გვთავაზობენ 32-ბიტიან დროის მრიცხველებს 64-ბიტიანი არქიტექტურისთვის. შედეგად, 64-ბიტიანი time_t სტრუქტურა ახლა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა არქიტექტურაზე. მსგავსი ცვლილებები ასევე განხორციელდა ქსელის ქვესისტემაში ოფციონებისთვის ნიშნულის ქსელის სოკეტები;
  • ბირთვის ცხელ პაჩის სისტემაში (ცოცხალი შესწორება) დაემატა "Atomic Replace" ფუნქცია ატომურად გამოიყენოს ცვლილებების სერია ერთ ფუნქციაზე. ეს ფუნქცია საშუალებას გაძლევთ გაავრცელოთ შემაჯამებელი პატჩები, რომლებიც მოიცავს რამდენიმე ცვლილებას ერთდროულად, ნაცვლად ცოცხალი პატჩების ეტაპობრივი გამოყენების პროცესის მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით, რაც საკმაოდ რთული შესანარჩუნებელია. მიუხედავად იმისა, რომ ადრე ყოველი შემდგომი ცვლილება უნდა დაფუძნებულიყო ფუნქციის მდგომარეობაზე ბოლო ცვლილების შემდეგ, ახლა შესაძლებელია რამდენიმე ცვლილების გავრცელება, რომლებიც დაკავშირებულია ერთ საწყის მდგომარეობასთან ერთდროულად (ანუ შემსრულებლებს შეუძლიათ შეინარჩუნონ ერთი კონსოლიდირებული პაჩი საბაზისო ბირთვთან შედარებით ლაქების ჯაჭვი, რომლებიც ერთმანეთზეა დამოკიდებული);
  • გამოაცხადა მოძველებული მხარდაჭერა a.out შესრულებადი ფაილის ფორმატისთვის და
    წაშლილია კოდი ძირითადი ფაილების გენერირებისთვის a.out ფორმატში, რომელიც მიტოვებულ მდგომარეობაშია. a.out ფორმატი დიდი ხანია არ გამოიყენება Linux სისტემებზე და a.out ფაილების გენერაცია დიდი ხანია არ არის მხარდაჭერილი თანამედროვე ინსტრუმენტების მიერ Linux-ის ნაგულისხმევ კონფიგურაციებში. გარდა ამისა, a.out ფაილების ჩამტვირთავი შეიძლება განხორციელდეს მთლიანად მომხმარებლის სივრცეში;

  • BPF პროგრამის გადამოწმების მექანიზმს დაემატა გამოუყენებელი კოდის იდენტიფიცირებისა და წაშლის შესაძლებლობა. ბირთვი ასევე შეიცავს პატჩებს spinlock-ის მხარდაჭერით BPF ქვესისტემისთვის, რაც უზრუნველყოფს დამატებით შესაძლებლობებს BPF პროგრამების პარალელური შესრულების მართვისთვის;
• Оборудование
  • Nouveau-ში მძღოლი დაემატა მეხსიერების ჰეტეროგენული მენეჯმენტის მხარდაჭერა, რაც საშუალებას აძლევს CPU-ს და GPU-ს შევიდნენ საერთო სინქრონიზებული მეხსიერების ზონებში. საზიარო ვირტუალური მეხსიერების სისტემა (SVM, საერთო ვირტუალური მეხსიერება) დანერგილია HMM (ჰეტეროგენული მეხსიერების მენეჯმენტი) ქვესისტემის საფუძველზე, რომელიც საშუალებას იძლევა გამოიყენონ მოწყობილობები საკუთარი მეხსიერების მართვის ერთეულით (MMU, მეხსიერების მართვის განყოფილება), რომლებსაც შეუძლიათ წვდომა. ძირითადი მეხსიერება. კერძოდ, HMM-ის გამოყენებით, შეგიძლიათ მოაწყოთ საერთო მისამართების სივრცე GPU-სა და CPU-ს შორის, რომელშიც GPU-ს შეუძლია წვდომა პროცესის მთავარ მეხსიერებაზე. SVM მხარდაჭერა ამჟამად ჩართულია მხოლოდ Pascal-ის ოჯახის GPU-ებისთვის, თუმცა მხარდაჭერა უზრუნველყოფილია ვოლტასა და ტურინგის GPU-ებისთვისაც. უფრო მეტიც, ნუვოში დაემატა ახალი ioctl პროცესის მეხსიერების არეების მიგრაციის კონტროლი GPU მეხსიერებაში;
  • Intel DRM დრაივერში GPU Skylake-ისთვის და უფრო გვიან (gen9+) შედის სტანდარტულად, სწრაფი ჩატვირთვის რეჟიმი გამორიცხავს რეჟიმის არასაჭირო ცვლილებებს ჩატვირთვის დროს. დამატებულია новые მოწყობილობის იდენტიფიკატორები, რომლებიც დაფუძნებულია Coffelake-სა და Ice Lake-ის მიკროარქიტექტურებზე. კოფელაკის ჩიფსებისთვის დაემატა GVT მხარდაჭერა (GPU ვირტუალიზაცია). ვირტუალური GPU-ებისთვის განხორციელდა VFIO EDID მხარდაჭერა. LCD პანელებისთვის MIPI/DSI დაემატა ACPI/PMIC ელემენტების მხარდაჭერა. განხორციელდა ტელევიზორის ახალი რეჟიმები 1080p30/50/60 ტელევიზორი;
  • Amdgpu დრაივერს დაემატა Vega10/20 BACO GPU მხარდაჭერა. დანერგილი Vega 10/20 ენერგიის მენეჯმენტი და Vega 10 ქულერის მართვის ცხრილები. დამატებულია ახალი PCI მოწყობილობის იდენტიფიკატორები Picasso GPU-სთვის. დამატებულია ინტერფეისი დაგეგმილი დამოკიდებულებების მართვისთვის ჩიხების თავიდან ასაცილებლად;
  • დამატებულია DRM/KMS დრაივერი ეკრანის ამაჩქარებლებისთვის ARM კომედა (Mali D71);
  • დამატებულია მხარდაჭერა Toppoly TPG110, Sitronix ST7701, PDA 91-00156-A0, LeMaker BL035-RGB-002 3.5 და Kingdisplay kd097d04 ეკრანის პანელებისთვის;
  • დამატებულია მხარდაჭერა Rockchip RK3328, Cirrus Logic CS4341 და CS35L36, MediaTek MT6358, Qualcomm WCD9335 და Ingenic JZ4725B აუდიო კოდეკებისთვის, ასევე Mediatek MT8183 აუდიო პლატფორმისთვის;
  • დამატებულია NAND კონტროლერების მხარდაჭერა Flash STMicroelectronics FMC2, Amlogic Meson;
  • დამატებულია ამაჩქარებლის მხარდაჭერა Habana AI ტექნიკის სისტემებისთვის;
  • დამატებულია მხარდაჭერა NXP ENETC გიგაბიტიანი Ethernet კონტროლერებისთვის და MediaTek MT7603E (PCIe) და MT76x8 უკაბელო ინტერფეისებისთვის.

ამავე დროს, ლათინური ამერიკის თავისუფალი პროგრამული უზრუნველყოფის ფონდი ჩამოყალიბდა
ვარიანტი სრულიად უფასო ბირთვი 5.1 - Linux-libre 5.1-gnu, გასუფთავებული პროგრამული უზრუნველყოფისა და დრაივერის ელემენტებისაგან, რომლებიც შეიცავს არათავისუფალ კომპონენტებს ან კოდის სექციებს, რომელთა ფარგლები შეზღუდულია მწარმოებლის მიერ. ახალ გამოშვებაში blob loading გამორთულია mt7603 და გოიას დრაივერებში. განახლებული blob გაწმენდის კოდი დრაივერებში და ქვესისტემებში wilc1000, iwlwifi, soc-acpi-intel, brcmfmac, mwifiex, btmrvl, btmtk და touchscreen_dmi. Blob გაწმენდა lantiq xrx200 firmware loader-ში შეჩერდა მისი ბირთვიდან ამოღების გამო.

წყარო: opennet.ru