Ослободување на јадрото Linux 5.19

По два месеци развој, Линус Торвалдс го објави јадрото. Linux 5.19. Меѓу најзначајните промени: поддршка за архитектурата на процесорот LoongArch, интеграција на „BIG TCP“ закрпи, режим „on-demand“ во fscache, отстранување на кодот за поддршка на форматот a.out, можност за користење на ZSTD за компресија на фирмверот, интерфејс за управување со отстранување на меморијата од корисничкиот простор, зголемена сигурност и перформанси на генераторот на псевдо-случајни броеви, поддршка за Intel IFS (In-Field Scan), AMD SEV-SNP (Secure Nested Paging), Intel TDX (Trusted Domain Extensions) и ARM SME (Scalable Matrix Extension).

Во соопштението, Линус рече дека најверојатно следното издание на кернелот ќе биде нумерирано со 6.0, бидејќи гранката 5.x има акумулирано доволно изданија за да го промени првиот број во бројот на верзијата. Промената на нумерацијата се врши од естетски причини и е формален чекор што ја ублажува непријатноста поради акумулацијата на голем број проблеми во серијата.

Линус исто така спомена дека користел лаптоп на Apple базиран на архитектурата ARM64 (Apple Silicon) за да го создаде изданието. Linux-околина базирана на дистрибуцијата Асахи LinuxОва не е примарната работна станица на Линус, но тој ја користел платформата за да ја тестира нејзината соодветност за развој на јадро и да се осигури дека може да развива изданија на јадро додека патува, со лесен лаптоп при рака. Пред многу години, Линус имал искуство со користење на хардвер на Apple за развој - еднаш користел компјутер со процесор ppc970 и лаптоп Macbook Air.

Новата верзија вклучува 16401 поправки од 2190 програмери (во последното издание имаше 16206 поправки од 2127 програмери), големината на закрпата е 90 MB (промените влијаеја на 13847 датотеки, додадени се 1149456 линии код, избришани се 349177 линии). Околу 39% од сите промени воведени во 5.19 се поврзани со двигатели на уреди, приближно 21% од промените се поврзани со ажурирање код специфичен за хардверските архитектури, 11% се поврзани со мрежниот стек, 4% се поврзани со датотечни системи и 3% се поврзани со внатрешните потсистеми на јадрото.

Главните иновации во кернелот 5.19:

• Подсистем на диск, В/И и датотечни системи
  • Датотечниот систем EROFS (Подобрен датотечен систем само за читање), наменет за употреба на партиции само за читање, е конвертиран да го користи подсистемот fscache, кој обезбедува кеширање на податоци. Промената значително ги подобри перформансите на системите во кои се лансираат голем број контејнери од слика базирана на EROFS.
  • Режимот за читање по барање е додаден во потсистемот fscache, кој се користи за оптимизирање на EROFS. Новиот режим ви овозможува да организирате кеширање за читање од FS слики лоцирани во локалниот систем. За разлика од првично достапниот начин на работа, кој е фокусиран на кеширање во локалниот датотечен систем на податоци пренесени преку мрежните датотечни системи, режимот „на барање“ ги делегира функциите за преземање податоци и нивно запишување во кешот на посебен процес во заднина работи во кориснички простор.
  • XFS обезбедува можност за складирање на милијарди проширени атрибути во i-node. Максималниот број на опсези за една датотека е зголемен од 4 милијарди на 247. Воведен е режим за атомско ажурирање на неколку проширени атрибути на датотека одеднаш.
  • Датотечниот систем Btrfs ја оптимизираше работата со брави, што овозможи приближно 7% зголемување на перформансите кога се пишува директно во режимот nowait. Изведбата на операциите во режимот NOCOW (без копирање на пишување) се зголемува за приближно 3%. Оптоварувањето на кешот на страницата при извршување на командата „испрати“ е намалено. Минималната големина на потстраниците е намалена од 64K на 4K (може да се користат потстраници помали од основните страници). Направена е транзиција од користење на дрво на радикс на алгоритам XArrays.
  • Додаден е режим на серверот NFS за да се прошири зачувувањето на состојбата на заклучување поставена од клиент кој престанал да одговара на барањата. Новиот режим ви овозможува да го одложите расчистувањето на бравата до еден ден, освен ако друг клиент не побара конкурентно заклучување. Во нормален режим, блокирањето се брише 90 секунди откако клиентот ќе престане да реагира.
  • Потсистемот за следење настани во fanotify FS го имплементира знамето FAN_MARK_EVICTABLE, со кое можете да го оневозможите прикачувањето на целните i-јазли во кешот, на пример, за игнорирање на подгранките без прикачување на нивните делови во кешот.
  • Драјверот за датотечниот систем FAT32 додаде поддршка за добивање информации за времето на создавање датотека преку statx системскиот повик со имплементација на поефикасна и функционална верзија на stat(), која враќа проширени информации за датотеката.
  • Направени се значителни оптимизации на двигателот exFAT за да се овозможи истовремено чистење на група сектори кога е активен режимот „дисинхронизирање“, наместо последователно бришење сектор по сектор. Со намалување на бројот на барања за блокирање по оптимизацијата, перформансите за создавање голем број директориуми на SD-картичката се зголемија за повеќе од 73-85%, во зависност од големината на кластерот.
  • Јадрото го вклучува првото корективно ажурирање на двигателот ntfs3. Откако ntfs3 беше вклучен во кернелот 5.15 минатиот октомври, драјверот не беше ажуриран и комуникацијата со програмерите е изгубена, но програмерите сега продолжија со објавување на промените. Предложените закрпи ги елиминираа грешките што довеле до протекување и паѓање на меморијата, ги решија проблемите со извршувањето на xfstests, го исчистија неискористениот код и ги поправија печатните грешки.
  • За OverlayFS, имплементирана е можноста за мапирање на кориснички ID на монтирани датотечни системи, што се користи за усогласување на датотеките на одреден корисник на монтирана странска партиција со друг корисник на тековниот систем.
• Мемориски и системски услуги
  • Додадена е почетна поддршка за архитектурата на множеството инструкции LoongArch што се користи во процесорите Loongson 3 5000, што го имплементира новиот RISC ISA, сличен на MIPS и RISC-V. Архитектурата LoongArch е достапна во три вкусови: соголени 32-битни (LA32R), обични 32-битни (LA32S) и 64-битни (LA64).
  • Отстранет е кодот за поддршка на форматот на извршна датотека a.out, кој беше застарен во верзијата 5.1. Форматот a.out долго време е застарен на системи со Linux, а генерирањето на датотеки a.out не е поддржано од модерните алатки во конфигурациите за Linux по дифолт. Вчитувачот за a.out датотеки може целосно да се имплементира во корисничкиот простор.
  • Поддршката за опциите за подигање специфични за x86 е прекината: nosp, nosmap, nosmep, noexec и noclflush).
  • Поддршката за застарената архитектура на процесорот h8300 (Renesas H8/300), која долго време остана без поддршка, е прекината.
  • Проширени можности поврзани со одговор на откривање на поделени заклучувања („поделени заклучувања“) кои се јавуваат при пристап до неусогласени податоци во меморијата поради фактот што при извршување на атомска инструкција, податоците преминуваат две линии на кешот на процесорот. Ваквите блокади доведуваат до значителен пад на перформансите. Ако претходно, стандардно, кернелот издавал предупредување со информации за процесот што го предизвикал блокирањето, сега проблематичниот процес дополнително ќе се забави за да се зачуваат перформансите на остатокот од системот.
  • Додадена е поддршка за механизмот IFS (In-Field Scan) имплементиран во процесорите на Intel, кој ви овозможува да извршите дијагностички тестови на процесорот на ниско ниво што може да идентификуваат проблеми што не се откриени со стандардни алатки базирани на кодови за корекција на грешка (ECC) или битови за паритет . Извршените тестови се во форма на фирмвер за преземање, дизајниран слично на ажурирањата на микрокодовите. Резултатите од тестот се достапни преку sysfs.
  • Додадена е можност за вградување датотека bootconfig во кернелот, што овозможува, покрај опциите на командната линија, да се одредат параметрите на кернелот преку датотека со поставки. Вградувањето се врши со помош на опцијата за склопување „CONFIG_BOOT_CONFIG_EMBED_FILE=»/PATH/TO/BOOTCONFIG/FILE»“. Претходно, bootconfig се одредуваше со прикачување на initrd сликата. Вградувањето во кернелот овозможува bootconfig да се користи во конфигурации без initrd.
  • Способноста за преземање фирмвер компримиран со помош на алгоритмот Zstandard е имплементирана. Збир на контролни датотеки /sys/class/firmware/* се додадени во sysfs, што ви овозможува да започнете вчитување на фирмверот од корисничкиот простор.
  • Асинхрониот I/O интерфејс io_uring нуди ново знаменце, IORING_RECVSEND_POLL_FIRST, кое, кога е поставено, прво ќе испрати мрежна операција што треба да се обработи со користење на анкета, што може да заштеди ресурси во ситуации каде што е прифатливо обработката на операцијата со одредено задоцнување. io_uring исто така додаде поддршка за системскиот повик socket(), предложи нови знаменца за поедноставување на управувањето со дескрипторите на датотеките, додаде режим „multi-shot“ за прифаќање неколку конекции одеднаш во повикот accept() и додаде операции за препраќање NVMe команди директно на уредот.
  • Архитектурата Xtensa обезбедува поддршка за алатката за отстранување грешки KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer), дизајнирана за динамичко откривање на условите за трка во јадрото. Додадена е и поддршка за режим на мирување и копроцесори.
  • За архитектурата m68k (Motorola 68000) е имплементирана Виртуелна машина (симулатор на платформа) базиран на емулаторот Android Златна рипка.
  • За архитектурата AArch64, имплементирана е поддршка за екстензии на Armv9-A SME (Scalable Matrix Extension).
  • Подсистемот eBPF овозможува складирање на отчукувани покажувачи во структурите на картата, а исто така додава поддршка за динамички покажувачи.
  • Се предлага нов проактивен механизам за враќање на меморијата кој поддржува контрола на корисничкиот простор со помош на датотеката memory.reclaim. Пишувањето број во наведената датотека ќе се обиде да го исфрли соодветниот број бајти од множеството поврзано со cгрупата.
  • Подобрена точност на користењето на меморијата при компресирање на податоците во swap партицијата со помош на механизмот zswap.
  • За архитектурата RISC-V, обезбедена е поддршка за извршување на 32-битни извршни датотеки на 64-битни системи, се додава режим за поврзување на рестриктивните атрибути на мемориските страници (на пример, за оневозможување на кеширање) и се имплементира функцијата kexec_file_load() .
  • Имплементацијата на поддршката за 32-битни Armv4T и Armv5 системи е прилагодена за употреба во универзални мулти-платформски кернелови погодни за различни системи на ARM.
• Виртуелизација и безбедност
  • Подсистемот EFI ја имплементира способноста за доверливо пренесување тајни информации на гостинските системи без да се открие на системот домаќин. Податоците се обезбедуваат преку директориумот за безбедност/коко во Securityfs.
  • Режимот за заштита од заклучување, кој го ограничува пристапот на root корисникот до кернелот и ги блокира патеките за бајпас на UEFI Secure Boot, ја елиминира дупката што дозволуваше да се заобиколи заштитата со манипулирање со дебагерот на јадрото.
  • Вклучени се закрпи насочени кон подобрување на доверливоста и перформансите на генераторот на псевдо-случајни броеви.
  • Кога се гради со користење на Clang 15, се имплементира поддршка за механизмот за рандомизирање структури на јадрото.
  • Механизмот Landlock, кој ви овозможува да ја ограничите интеракцијата на група процеси со надворешната средина, обезбедува поддршка за правила кои ви дозволуваат да го контролирате извршувањето на операциите за преименување на датотеки.
  • Подсистемот IMA (Integrity Measurement Architecture), дизајниран да го потврди интегритетот на компонентите на оперативниот систем користејќи дигитални потписи и хеш, е префрлен на користење на модулот fs-verity за верификација на датотеки.
  • Логиката на дејствија при оневозможување на непривилегиран пристап до потсистемот eBPF е променета - претходно сите команди поврзани со системскиот повик bpf() беа оневозможени, а почнувајќи од верзијата 5.19, оставен е пристап до команди кои не водат до создавање објекти . Ова однесување бара привилегиран процес за вчитување на BPF програма, но потоа непривилегираните процеси можат да комуницираат со програмата.
  • Додадена е поддршка за екстензијата AMD SEV-SNP (Безбедно вгнездено страничење), која обезбедува сигурна работа со табели на страници со вгнездена меморија и заштитува од напади „undeSErVed“ и „SEVerity“ на AMD EPYC процесорите, кои овозможуваат заобиколување на AMD SEV (безбедна шифрирана виртуелизација ) механизам за заштита.
  • Додадена е поддршка за механизмот Intel TDX (Trusted Domain Extensions), кој овозможува блокирање на обидите на трети страни за пристап до шифрирана меморија. виртуелни машини.
  • Драјверот virtio-blk, кој се користи за емулација на блок-уреди, додаде поддршка за I/O со користење на гласање, што, според тестовите, ја намали доцнењето за околу 10%.
• Мрежен потсистем
  • Пакетот вклучува серија на BIG TCP закрпи кои ви овозможуваат да ја зголемите максималната големина на пакети на TCP пакет на 4 GB за да ја оптимизирате работата на мрежите на внатрешните центри за податоци со голема брзина. Слично зголемување на големината на пакетот со 16-битна големина на полето за заглавие се постигнува преку имплементација на „џамбо“ пакети, чија големина во заглавието IP е поставена на 0, а вистинската големина се пренесува во посебен 32-битен поле во посебно приложено заглавие. При тестирањето на перформансите, поставувањето на големината на пакетот на 185 KB ја зголеми пропусната моќ за 50% и значително ја намали доцнењето за пренос на податоци.
  • Работата продолжи на интегрирање на алатките во мрежниот оџак за следење на причините за фрлање пакети (шифри за причина). Кодот за причината се испраќа кога меморијата поврзана со пакетот е ослободена и дозволува ситуации како што се отфрлање на пакетот поради грешки во заглавието, откривање на лажирање на rp_filter, неважечка контролна сума, без меморија, активирани правила IPSec XFRM, неважечки секвенциски број TCP итн.
  • Додадена е поддршка за враќање на MPTCP (MultiPath TCP) конекции за користење на обичен TCP, во ситуации кога одредени функции MPTCP не може да се користат. MPTCP е продолжување на TCP протоколот за организирање на работата на TCP конекција со испорака на пакети истовремено по неколку правци преку различни мрежни интерфејси поврзани со различни IP адреси. Додадено е API за контрола на протокот MPTCP од корисничкиот простор.
• Оборудование
  • Додадени се над 420k линии код поврзани со двигателот amdgpu, од кои околу 400k линии се автоматски генерирани датотеки за заглавија за податоци од регистарот ASIC во двигателот на AMD GPU, а други 22.5k линии обезбедуваат првична имплементација на поддршка за AMD SoC21. Вкупната големина на двигателот за AMD графичките процесори надмина 4 милиони линии код. Покрај SoC21, двигателот на AMD вклучува поддршка за SMU 13.x (Системски менаџмент единица), ажурирана поддршка за USB-C и GPUVM и е подготвен да ги поддржува следните генерации на RDNA3 (RX 7000) и CDNA (AMD Instinct) платформи.
  • Возачот i915 (Intel) ги прошири можностите поврзани со управувањето со енергијата. Додадени идентификатори за Intel DG2 (Arc Alchemist) графички процесори кои се користат на лаптопи, обезбедена почетна поддршка за платформата Intel Raptor Lake-P (RPL-P), додадени информации за графичките картички Arctic Sound-M), имплементиран ABI за компјутерски мотори, додаден за Поддршка за DG2 картички за формат Tile4 за системи базирани на микроархитектурата Haswell, имплементирана е поддршка за DisplayPort HDR.
  • Возачот на Nouveau се префрли на користење на управувачот drm_gem_plane_helper_prepare_fb. Што се однесува до употребата на кернел модули со отворен код од NVIDIA во Nouveau, досегашната работа се сведува на идентификување и елиминирање на грешките. Во иднина, објавениот фирмвер се планира да се користи за подобрување на перформансите на возачот.
  • Додаден е драјвер за NVMe контролерот што се користи во компјутерите на Apple врз основа на чипот M1.

Во исто време, Латиноамериканската фондација за слободен софтвер создаде верзија на целосно бесплатното јадро 5.19 - Linux-libre 5.19-gnu, исчистен од фирмвер и елементи на драјвер што содржат неслободни компоненти или делови од кодот со ограничен опсег. Ова издание вклучува чистење на драјвери за pureLiFi X/XL/XC и TI AMx3 Wkup-M3 IPC. Кодот за чистење на blob е ажуриран за драјвери и подсистеми на Silicon Labs WFX, AMD amdgpu, Qualcomm WCNSS Peripheral Image Loader, Realtek Bluetooth, Mellanox Spectrum, Marvell WiFi-Ex, Intel AVS, IFS и pu3-imgu драјвери. Имплементирана е обработка на датотеките на devicetree на Qualcomm AArch64. Додадена е поддршка за новата шема за именување на компонентите на Sound Open Firmware. Чистењето на драјверот ATM Ambassador, кој беше отстранет од јадрото, е прекинато. Контролата за чистење на blob во HDCP и Mellanox Core е преместена во посебни ознаки kconfig.

Извор: opennet.ru