Linux 5.19 커널 릴리스

두 달간의 개발 끝에 Linus Torvalds는 Linux 커널 5.19의 출시를 발표했습니다. 가장 주목할만한 변경 사항으로는 LoongArch 프로세서 아키텍처 지원, "BIG TCP" 패치 통합, fscache의 주문형 모드, a.out 형식을 지원하는 코드 제거, 펌웨어 압축을 위해 ZSTD를 사용하는 기능, 사용자 공간에서 메모리 제거 관리, 의사 난수 생성기의 신뢰성 및 성능 향상, Intel IFS(In-Field Scan), AMD SEV-SNP(Secure Nested Paging), Intel TDX(Trusted Domain Extensions) 및 ARM 지원 SME(Scalable Matrix Extension) 확장.

발표에서 Linus는 6.0.x 브랜치가 버전 번호의 첫 번째 숫자를 변경할 수 있을 만큼 충분한 릴리스를 축적했기 때문에 다음 커널 릴리스의 번호는 5이 될 가능성이 높다고 말했습니다. 넘버링 변경은 심미적인 이유로 진행되었으며, 시리즈 내 다수의 이슈가 누적됨에 따른 불편함을 해소하기 위한 형식적인 조치이다.

Linus는 또한 릴리스를 만들기 위해 Asahi Linux 배포판을 기반으로 하는 Linux 환경과 ARM64 아키텍처(Apple Silicon) 기반의 Apple 노트북을 사용했다고 언급했습니다. Linus의 기본 워크스테이션은 아니지만 그는 이 플랫폼을 사용하여 커널 작업에 대한 적합성을 테스트하고 가벼운 노트북을 들고 여행하면서 커널 릴리스를 생성할 수 있는지 확인했습니다. 이전에 Linus는 개발을 위해 Apple 장비를 사용한 경험이 있었습니다. 그는 한때 ppc970 CPU 기반 PC와 Macbook Air 노트북을 사용했습니다.

새 버전에는 16401명의 개발자가 수행한 2190개의 수정 사항이 포함되어 있습니다(지난 릴리스에는 16206명의 개발자가 2127개의 수정 사항이 있었습니다). 패치 크기는 90MB입니다(변경 사항은 13847개 파일에 영향을 미쳤으며 1149456줄의 코드가 추가되었으며 349177줄이 삭제되었습니다). 39에 도입된 모든 변경 사항의 약 5.19%는 장치 드라이버와 관련이 있고, 약 21%는 하드웨어 아키텍처 관련 코드 업데이트와 관련이 있으며, 11%는 네트워킹 스택과 관련이 있고, 4%는 파일 시스템과 관련이 있으며, 3%는 내부 커널 하위 시스템과 관련이 있습니다.

커널 5.19의 주요 혁신:

• 디스크 하위 시스템, I/O 및 파일 시스템
  • 읽기 전용 파티션에서 사용하기 위한 EROFS(Enhanced Read-Only File System) 파일 시스템은 데이터 캐싱을 제공하는 fscache 하위 시스템을 사용하도록 변환되었습니다. 이러한 변경으로 인해 EROFS 기반 이미지에서 다수의 컨테이너가 시작되는 시스템의 성능이 크게 향상되었습니다.
  • EROFS를 최적화하는 데 사용되는 주문형 읽기 모드가 fscache 하위 시스템에 추가되었습니다. 새로운 모드를 사용하면 로컬 시스템에 있는 FS 이미지에서 캐싱 읽기를 구성할 수 있습니다. 네트워크 파일 시스템을 통해 전송된 데이터를 로컬 파일 시스템에 캐싱하는 데 초점을 맞춘 초기 사용 가능 작업 모드와 달리 "온디맨드" 모드는 데이터를 검색하고 캐시에 쓰는 기능을 별도의 파일 시스템에 위임합니다. 사용자 공간에서 실행되는 백그라운드 프로세스.
  • XFS는 i-노드에 수십억 개의 확장 속성을 저장하는 기능을 제공합니다. 한 파일의 최대 범위 수가 4억 개에서 247개로 늘어났습니다. 여러 확장 파일 속성을 한 번에 원자적으로 업데이트하는 모드가 구현되었습니다.
  • Btrfs 파일 시스템은 잠금 작업을 최적화하여 nowait 모드에서 직접 쓸 때 성능이 약 7% 향상되었습니다. NOCOW 모드(기록 중 복사 없음)에서의 작업 성능은 약 3% 향상됩니다. "send" 명령을 실행할 때 페이지 캐시에 대한 부하가 감소되었습니다. 서브페이지의 최소 크기가 64K에서 4K로 줄었습니다(커널 페이지보다 작은 서브페이지 사용 가능). 기수 트리 사용에서 XArrays 알고리즘으로 전환되었습니다.
  • 요청에 대한 응답을 중지한 클라이언트가 설정한 잠금 상태의 보존을 확장하기 위해 NFS 서버에 모드가 추가되었습니다. 새로운 모드를 사용하면 다른 클라이언트가 경쟁 잠금을 요청하지 않는 한 최대 하루 동안 잠금 해제를 연기할 수 있습니다. 일반 모드에서는 클라이언트가 응답을 중지한 후 90초가 지나면 차단이 해제됩니다.
  • fanotify FS의 이벤트 추적 하위 시스템은 FAN_MARK_EVICTABLE 플래그를 구현합니다. 이를 통해 캐시에서 대상 i-노드 고정을 비활성화할 수 있습니다. 예를 들어 캐시에 해당 부분을 고정하지 않고 하위 분기를 무시할 수 있습니다.
  • FAT32 파일 시스템용 드라이버에는 파일에 대한 확장된 정보를 반환하는 보다 효율적이고 기능적인 stat() 버전의 구현과 함께 statx 시스템 호출을 통해 파일 생성 시간에 대한 정보를 얻기 위한 지원이 추가되었습니다.
  • 섹터별로 순차적으로 지우는 대신 '디렉터리 동기화' 모드가 활성화된 경우 섹터 그룹을 동시에 지울 수 있도록 exFAT 드라이버가 대폭 최적화되었습니다. 최적화 후 블록 요청 수를 줄임으로써 SD 카드에 다수의 디렉터리를 생성하는 성능이 클러스터 크기에 따라 73~85% 이상 향상되었습니다.
  • 커널에는 ntfs3 드라이버에 대한 첫 번째 수정 업데이트가 포함되어 있습니다. 지난 3월 5.15 커널에 ntfsXNUMX가 포함된 이후 드라이버가 업데이트되지 않고 개발자들과의 소통도 두절됐으나 이제 개발자들이 변경 사항 공개를 재개했습니다. 제안된 패치는 메모리 누수 및 충돌로 이어지는 오류를 제거하고, xfstests 실행 문제를 해결하고, 사용되지 않는 코드를 정리하고, 오타를 수정했습니다.
  • OverlayFS의 경우 마운트된 파일 시스템의 사용자 ID를 매핑하는 기능이 구현되었습니다. 이는 마운트된 외부 파티션에 있는 특정 사용자의 파일을 현재 시스템의 다른 사용자와 일치시키는 데 사용됩니다.
• 메모리 및 시스템 서비스
  • MIPS 및 RISC-V와 유사한 새로운 RISC ISA를 구현하는 Loongson 3 5000 프로세서에 사용되는 LoongArch 명령어 세트 아키텍처에 대한 초기 지원이 추가되었습니다. LoongArch 아키텍처는 단순 32비트(LA32R), 일반 32비트(LA32S), 64비트(LA64)의 세 가지 형태로 제공됩니다.
  • 릴리스 5.1에서 더 이상 사용되지 않는 a.out 실행 파일 형식을 지원하는 코드가 제거되었습니다. a.out 형식은 오랫동안 Linux 시스템에서 더 이상 사용되지 않으며 기본 Linux 구성의 최신 도구에서는 a.out 파일 생성이 지원되지 않습니다. a.out 파일용 로더는 전적으로 사용자 공간에서 구현될 수 있습니다.
  • x86 관련 부팅 옵션(nosp, nosmap, nosmep, noexec 및 noclflush)에 대한 지원이 중단되었습니다.
  • 오랫동안 지원되지 않은 오래된 CPU h8300 아키텍처(Renesas H8/300)에 대한 지원이 중단되었습니다.
  • 원자적 명령을 실행할 때 데이터가 두 개의 CPU 캐시 라인을 통과한다는 사실로 인해 메모리에서 정렬되지 않은 데이터에 액세스할 때 발생하는 분할 잠금("분할 잠금") 감지에 대한 응답과 관련된 확장된 기능입니다. 이러한 막힘으로 인해 성능이 크게 저하됩니다. 이전에는 기본적으로 커널이 차단을 일으킨 프로세스에 대한 정보와 함께 경고를 발행했지만 이제는 시스템의 나머지 부분의 성능을 보존하기 위해 문제가 있는 프로세스의 속도가 더욱 느려집니다.
  • Intel 프로세서에 구현된 IFS(In-Field Scan) 메커니즘에 대한 지원이 추가되었습니다. 이를 통해 오류 수정 코드(ECC) 또는 패리티 비트를 기반으로 하는 표준 도구로 감지되지 않는 문제를 식별할 수 있는 낮은 수준의 CPU 진단 테스트를 실행할 수 있습니다. . 수행되는 테스트는 다운로드 가능한 펌웨어 형태로 수행되며 마이크로코드 업데이트와 유사하게 설계되었습니다. 테스트 결과는 sysfs를 통해 확인할 수 있습니다.
  • 명령줄 옵션 외에도 설정 파일을 통해 커널 매개변수를 결정할 수 있는 bootconfig 파일을 커널에 포함하는 기능이 추가되었습니다. 포함은 어셈블리 옵션 'CONFIG_BOOT_CONFIG_EMBED_FILE="/PATH/TO/BOOTCONFIG/FILE"'을 사용하여 수행됩니다. 이전에는 bootconfig가 initrd 이미지에 연결되어 결정되었습니다. 커널에 통합하면 initrd 없이 구성에서 bootconfig를 사용할 수 있습니다.
  • Zstandard 알고리즘을 사용하여 압축된 펌웨어를 다운로드하는 기능이 구현되었습니다. 제어 파일 세트 /sys/class/firmware/*가 sysfs에 추가되어 사용자 공간에서 펌웨어 로딩을 시작할 수 있습니다.
  • io_uring 비동기 I/O 인터페이스는 새로운 플래그인 IORING_RECVSEND_POLL_FIRST를 제공합니다. 이 플래그는 설정된 경우 먼저 폴링을 사용하여 처리할 네트워크 작업을 전송합니다. 이는 약간의 지연이 있는 작업 처리가 허용되는 상황에서 리소스를 절약할 수 있습니다. io_uring은 또한 소켓() 시스템 호출에 대한 지원을 추가하고, 파일 설명자 관리를 단순화하기 위한 새로운 플래그를 제안했으며, accept() 호출에서 한 번에 여러 연결을 허용하는 "멀티샷" 모드를 추가하고, NVMe 전달을 위한 작업을 추가했습니다. 장치에 직접 명령합니다.
  • Xtensa 아키텍처는 커널 내 경쟁 조건을 동적으로 감지하도록 설계된 KCSAN(Kernel Concurrency Sanitizer) 디버깅 도구를 지원합니다. 또한 절전 모드 및 보조 프로세서에 대한 지원이 추가되었습니다.
  • m68k 아키텍처(Motorola 68000)의 경우 Android Goldfish 에뮬레이터를 기반으로 하는 가상 머신(플랫폼 시뮬레이터)이 구현되었습니다.
  • AArch64 아키텍처의 경우 Armv9-A SME(Scalable Matrix Extension) 확장에 대한 지원이 구현되었습니다.
  • eBPF 하위 시스템을 사용하면 맵 구조에 형식화된 포인터를 저장할 수 있으며 동적 포인터에 대한 지원도 추가됩니다.
  • memory.reclaim 파일을 사용하여 사용자 공간 제어를 지원하는 새로운 사전 예방적 메모리 회수 메커니즘이 제안되었습니다. 지정된 파일에 숫자를 쓰면 cgroup과 연결된 세트에서 해당 바이트 수를 제거하려고 시도합니다.
  • zswap 메커니즘을 사용하여 스왑 파티션의 데이터를 압축할 때 메모리 사용의 정확성이 향상되었습니다.
  • RISC-V 아키텍처의 경우 32비트 시스템에서 64비트 실행 파일 실행에 대한 지원이 제공되고 제한적인 속성을 메모리 페이지에 바인딩하는 모드가 추가되었으며(예: 캐싱 비활성화) kexec_file_load() 함수가 구현되었습니다. .
  • 32비트 Armv4T 및 Armv5 시스템에 대한 지원 구현은 다양한 ARM 시스템에 적합한 범용 다중 플랫폼 커널 빌드에 사용하도록 조정되었습니다.
• 가상화 및 보안
  • EFI 하위 시스템은 비밀 정보를 호스트 시스템에 공개하지 않고 게스트 시스템에 기밀로 전송하는 기능을 구현합니다. 데이터는 securityfs의 security/coco 디렉토리를 통해 제공됩니다.
  • 커널에 대한 루트 사용자 액세스를 제한하고 UEFI 보안 부팅 우회 경로를 차단하는 잠금 보호 모드는 커널 디버거를 조작하여 보호를 우회할 수 있는 허점을 제거했습니다.
  • 의사 난수 생성기의 신뢰성과 성능을 향상시키기 위한 패치가 포함되어 있습니다.
  • Clang 15를 사용하여 빌드할 때 커널 구조를 무작위화하는 메커니즘에 대한 지원이 구현됩니다.
  • 프로세스 그룹과 외부 환경의 상호 작용을 제한할 수 있는 Landlock 메커니즘은 파일 이름 바꾸기 작업의 실행을 제어할 수 있는 규칙을 지원합니다.
  • 디지털 서명과 해시를 사용하여 운영 체제 구성 요소의 무결성을 확인하도록 설계된 IMA(무결성 측정 아키텍처) 하위 시스템이 파일 확인을 위해 fs-verity 모듈을 사용하도록 전환되었습니다.
  • eBPF 하위 시스템에 대한 권한 없는 액세스를 비활성화할 때의 작업 논리가 변경되었습니다. 이전에는 bpf() 시스템 호출과 관련된 모든 명령이 비활성화되었으며 버전 5.19부터 객체 생성으로 이어지지 않는 명령에 대한 액세스가 남습니다. . 이 동작을 수행하려면 BPF 프로그램을 로드하기 위해 권한 있는 프로세스가 필요하지만 권한이 없는 프로세스는 프로그램과 상호 작용할 수 있습니다.
  • 중첩된 메모리 페이지 테이블로 보안 작업을 제공하고 AMD EPYC 프로세서에 대한 "undeSErVed" 및 "SEVerity" 공격으로부터 보호하여 AMD SEV(Secure Encrypted Virtualization)를 우회할 수 있는 AMD SEV-SNP(Secure Nested Paging) 확장에 대한 지원이 추가되었습니다. ) 보호 메커니즘.
  • 가상 머신의 암호화된 메모리에 액세스하려는 타사 시도를 차단할 수 있는 Intel TDX(신뢰할 수 있는 도메인 확장) 메커니즘에 대한 지원이 추가되었습니다.
  • 블록 장치를 에뮬레이트하는 데 사용되는 virtio-blk 드라이버에는 폴링을 사용하여 I/O에 대한 지원이 추가되었으며, 테스트에 따르면 대기 시간이 약 10% 감소했습니다.
• 네트워크 하위 시스템
  • 패키지에는 고속 내부 데이터 센터 네트워크의 작동을 최적화하기 위해 TCP 패킷의 최대 패킷 크기를 4GB로 늘릴 수 있는 일련의 BIG TCP 패치가 포함되어 있습니다. 16비트 헤더 필드 크기와 유사한 패킷 크기 증가는 IP 헤더의 크기가 0으로 설정되고 실제 크기가 별도의 32비트로 전송되는 "점보" 패킷의 구현을 통해 달성됩니다. 별도의 첨부 헤더에 있는 필드입니다. 성능 테스트에서 패킷 크기를 185KB로 설정하면 처리량이 50% 증가하고 데이터 전송 대기 시간이 크게 감소했습니다.
  • 패킷 삭제 이유(이유 코드)를 추적하기 위해 도구를 네트워크 스택에 통합하는 작업이 계속되었습니다. 이유 코드는 패킷과 관련된 메모리가 해제될 때 전송되며 헤더 오류로 인한 패킷 삭제, rp_filter 스푸핑 감지, 잘못된 체크섬, 메모리 부족, IPSec XFRM 규칙 트리거, 잘못된 시퀀스 번호 TCP 등과 같은 상황을 허용합니다.
  • 특정 MPTCP 기능을 사용할 수 없는 상황에서 일반 TCP를 사용하도록 MPTCP(MultiPath TCP) 연결을 폴백하기 위한 지원이 추가되었습니다. MPTCP는 서로 다른 IP 주소와 연결된 서로 다른 네트워크 인터페이스를 통해 여러 경로를 따라 동시에 패킷을 전달하는 TCP 연결 작업을 구성하기 위한 TCP 프로토콜의 확장입니다. 사용자 공간에서 MPTCP 스트림을 제어하는 ​​API가 추가되었습니다.
• Оборудование
  • amdgpu 드라이버와 관련된 420개 이상의 코드 라인을 추가했습니다. 그 중 약 400개 라인은 AMD GPU 드라이버의 ASIC 레지스터 데이터에 대해 자동 생성된 헤더 파일이고, 또 다른 22.5개 라인은 AMD SoC21에 대한 지원의 초기 구현을 제공합니다. AMD GPU의 총 드라이버 크기는 4만 줄의 코드를 초과했습니다. SoC21 외에도 AMD 드라이버에는 SMU 13.x(시스템 관리 장치)에 대한 지원, USB-C 및 GPUVM에 대한 업데이트된 지원이 포함되어 있으며 차세대 RDNA3(RX 7000) 및 CDNA(AMD Instinct)를 지원할 준비가 되어 있습니다. 플랫폼.
  • i915 드라이버(Intel)는 전원 관리와 관련된 기능을 확장했습니다. 노트북에 사용되는 Intel DG2(Arc Alchemist) GPU에 대한 식별자 추가, Intel Raptor Lake-P(RPL-P) 플랫폼에 대한 초기 지원 제공, Arctic Sound-M 그래픽 카드에 대한 정보 추가, 컴퓨팅 엔진용 ABI 구현, Tile2 형식에 대한 DG4 카드 지원; Haswell 마이크로 아키텍처 기반 시스템의 경우 DisplayPort HDR 지원이 구현됩니다.
  • Nouveau 드라이버는 drm_gem_plane_helper_prepare_fb 핸들러를 사용하도록 전환되었으며 일부 구조 및 변수에는 정적 메모리 할당이 적용되었습니다. Nouveau에서 NVIDIA의 커널 모듈 오픈 소스 사용과 관련하여 지금까지의 작업은 오류를 식별하고 제거하는 것입니다. 향후에는 공개된 펌웨어를 사용하여 드라이버 성능을 향상시킬 계획입니다.
  • M1 칩을 기반으로 하는 Apple 컴퓨터에 사용되는 NVMe 컨트롤러용 드라이버가 추가되었습니다.

동시에 라틴 아메리카 자유 소프트웨어 재단은 완전 무료 커널 5.19 버전인 Linux-libre 5.19-gnu를 만들었습니다. 이 버전에는 비자유 구성 요소나 코드 섹션이 포함된 펌웨어 및 드라이버 요소가 제거되어 있으며 그 범위는 다음과 같습니다. 제조업체에 의해 제한됩니다. 새 릴리스에서는 pureLiFi X/XL/XC 및 TI AMx3 Wkup-M3 IPC용 드라이버를 정리합니다. Silicon Labs WFX, AMD amdgpu, Qualcomm WCNSS Peripheral Image Loader, Realtek Bluetooth, Mellanox Spectrum, Marvell WiFi-Ex, Intel AVS, IFS, pu3-imgu 드라이버 및 하위 시스템의 Blob 정리 코드가 업데이트되었습니다. Qualcomm AArch64 장치 트리 파일 처리가 구현되었습니다. 새로운 Sound Open Firmware 구성 요소 명명 체계에 대한 지원이 추가되었습니다. 커널에서 제거된 ATM Ambassador 드라이버 청소를 중지했습니다. HDCP 및 Mellanox Core의 Blob 정리 관리가 별도의 kconfig 태그로 이동되었습니다.

출처 : opennet.ru