Издание на кернелот Linux 6.1

По два месеци развој, Линус Торвалдс го претстави објавувањето на Linux кернелот 6.1. Меѓу најзабележителните промени: поддршка за развој на драјвери и модули на јазикот Rust, модернизација на механизмот за одредување искористени мемориски страници, специјален мемориски менаџер за BPF програми, систем за дијагностицирање проблеми со меморијата KMSAN, KCFI (Kernelk Control -Flow Integrity) заштитен механизам, воведување на дрвото на структурата Maple.

Новата верзија вклучува 15115 поправки од 2139 програмери, големината на закрпата е 51 MB, што е приближно 2 пати помало од големината на закрпи од кернелите 6.0 и 5.19. Промените се однесуваат на 13165 датотеки, додадени се 716247 линии код, а 304560 линии се избришани. Околу 45% од сите промени воведени во 6.1 се поврзани со двигатели на уреди, приближно 14% од промените се поврзани со ажурирање код специфичен за хардверските архитектури, 14% се поврзани со мрежниот стек, 3% се поврзани со датотечни системи и 3% се поврзани со внатрешните потсистеми на јадрото.

Главните иновации во кернелот 6.1:

• Мемориски и системски услуги
  • Додадена е способност за користење Rust како втор јазик за развој на драјвери и модули на јадрото. Главната причина за поддршката на Rust е да се олесни пишувањето безбедни и висококвалитетни драјвери за уреди со намалување на веројатноста за правење грешки при работа со меморија. Поддршката за Rust е стандардно оневозможена и не резултира со вклучување на Rust како задолжителна зависност за изградба на јадрото. Кернелот досега има усвоено минимална, соголена верзија на закрпи, која е намалена од 40 на 13 илјади линии код и го обезбедува само потребниот минимум, доволен за изградба на едноставен модул на јадрото напишан на јазикот Rust. Во иднина се планира постепено зголемување на постоечката функционалност, пренесување на други промени од гранката Rust-for-Linux. Паралелно, се развиваат проекти за користење на предложената инфраструктура за развој на драјвери за NVMe дискови, 9p мрежниот протокол и Apple M1 GPU на јазикот Rust.
  • За системи базирани на архитектури AArch64, RISC-V и LoongArch со EFI, имплементирана е способноста за директно вчитување на компресирани слики од јадрото. Додадени управувачи за вчитување, извршување и растоварување на слики од јадрото, повикани директно од EFI zboot. Додадени се и ракувачи за инсталирање и бришење протоколи од базата на податоци на протоколот EFI. Претходно, распакувањето се вршеше од посебен подигнувач, но сега тоа може да го направи управувач во самиот кернел - сликата на јадрото се формира како апликација EFI.
  • Составот вклучува дел од закрпи со имплементација на модел за управување со меморија на повеќе нивоа, кој ви овозможува да ги одделите мемориските банки со различни карактеристики на изведба. На пример, најчесто користените страници може да се складираат во најбрзата меморија, додека најретко користените страници може да се складираат во релативно бавна меморија. Кернел 6.1 воведува механизам за одредување каде често се користат страниците се наоѓаат во бавната меморија за да можат да се промовираат во брза меморија, а исто така воведува општ концепт на нивоа на меморија и нивните релативни перформанси.
  • Вклучува механизам MGLRU (Multi-Generational LRU), кој ја заменува старата имплементација LRU (најмалку неодамна користена) базирана на две редици со повеќестепена структура која подобро одредува кои мемориски страници всушност се користат и кои можат да се истуркаат на swap партицијата.
  • Додадена е поддршка за структурата на податоци „јавор“ предложена од инженерите на Oracle, која е позиционирана како поефикасна замена за структурата „црвено-црно дрво“. Јаворот е варијанта на Б-дрвото што поддржува индексирање на опсег и е дизајнирано за ефикасно користење на кешот на современите процесори. Некои потсистеми за управување со меморијата се веќе префрлени на јавор, што позитивно влијаеше на нивните перформанси. Во иднина, јаворот може да се користи за имплементирање на заклучување на опсегот.
  • Способноста да се креираат „деструктивни“ BPF програми специјално дизајнирани да иницираат итно исклучување преку повикот crash_kexec() е додадена во потсистемот BPF. Таквите BPF програми може да бидат потребни за целите на отстранување грешки за да се иницира создавање на хаварија во одреден момент во времето. За да пристапите до деструктивни операции при вчитување програма BPF, мора да го наведете знамето BPF_F_DESTRUCTIVE, да го активирате sysctl kernel.destructive_bpf_enabled и да имате права CAP_SYS_BOOT.
  • За програмите BPF, можно е да се набројат елементите на cgroup, како и да се набројат ресурсите (датотеки, vma, процеси, итн.) на одредена нишка или задача. Имплементиран е нов тип на мапа за да се создадат бафери за прстен на корисникот.
  • Додаден е специјален повик за распределба на меморија во програмите BPF (распределувач на меморија), кој обезбедува побезбедна распределба на меморија во контекст на BPF од стандардниот kmalloc().
  • Првиот дел од промените е интегриран, обезбедувајќи можност за креирање драјвери за влезни уреди со интерфејс HID (Human Interface Device), имплементиран во форма на BPF програми.
  • Јадрото целосно го отстрани кодот за поддршка на форматот на извршна датотека a.out, кој беше застарен во изданието 5.1 и беше оневозможен за главните архитектури од верзиите 5.18 и 5.19. Форматот a.out одамна е застарен на Linux системите, а генерирањето на датотеки a.out не е поддржано од современите алатки во стандардните конфигурации на Linux. Натоварувачот за датотеките a.out може целосно да се имплементира во корисничкиот простор.
  • За системи базирани на архитектурата на множеството инструкции LoongArch што се користат во процесорите Loongson 3 5000 и го имплементираат новиот RISC ISA, сличен на MIPS и RISC-V, имплементирана е поддршка за настани за мерење на перформанси (perf настани), kexec, kdump и BPF JIT компилација .
  • Асинхрониот I/O интерфејс io_uring нуди нов режим, IORING_SETUP_DEFER_TASKRUN, кој овозможува привремено одложување на работата поврзана со тампон на прстен додека не се поднесе барање за апликација, што може да се користи за сериска работа и избегнување проблеми со латентност поради претпочитање. погрешно време.
  • На процесите во корисничкиот простор им е дадена способност да иницираат конверзија на опсег од нормални мемориски страници во множество од големи мемориски страници (Transparent Huge-Pages).
  • Додадена е имплементација на уредот /dev/userfaultfd, кој овозможува пристап до функционалноста на системскиот повик userfaultfd() со користење на правата за пристап во FS. Функционалноста userfaultfd ви овозможува да креирате управувачи за пристап до нераспределените мемориски страници (грешки на страницата) во корисничкиот простор.
  • Барањата за верзијата на алатката GNU Make се зголемени - барем верзијата 3.82 сега е потребна за да се изгради кернелот.
• Подсистем на диск, В/И и датотечни системи
  • Направени се значајни оптимизации на перформансите на датотечниот систем Btrfs; меѓу другото, перформансите на повикот FIEMAP ioctl се зголемени за редови на големина. Додадена е поддршка за асинхрони буферирани записи за апликации кои користат io_uring. Додадена е поддршка за датотеки заштитени со fs-verity во операцијата „испрати“.
  • Датотечниот систем ext4 додаде оптимизации за перформанси поврзани со одржување на дневник и работа само за читање.
  • Датотечниот систем EROFS (Подобрен датотечен систем само за читање), дизајниран за употреба на партиции достапни во режим само за читање, ја имплементира можноста за споделување податоци дупликати во различни датотечни системи.
  • Системскиот повик statx() е додаден за прикажување информации за тоа дали директно I/O може да се примени на датотека.
  • Поддршката за создавање привремени датотеки со знаменцето O_TMPFILE е додадена во потсистемот FUSE (Датотечни системи во кориснички простор).
• Виртуелизација и безбедност
  • Имплементацијата на заштитниот механизам CFI (Control Flow Integrity) е заменета, додавајќи проверки пред секое индиректно повикување на функцијата за откривање на некои форми на недефинирано однесување што потенцијално може да доведе до прекршување на нормалниот налог за извршување (контролен тек) како резултат на употребата на експлоатации кои ги менуваат покажувачите на функции складирани во меморијата. Стандардната имплементација на CFI од проектот LLVM е заменета со опција која исто така се базира на употреба на Clang, но специјално прилагодена за заштита на потсистеми на ниско ниво и кернели на оперативниот систем. Во LLVM, нова имплементација ќе биде понудена во изданието Clang 16 и ќе биде овозможена со опцијата „-fsanitize=kcfi“. Клучната разлика со новата имплементација е што таа не е поврзана со оптимизациите за време на врска (LTO) и не резултира со заменување на покажувачите на функции со врски во табелата за скокање.
  • За LSM модулите (Linux Security Module), можно е да се креираат управувачи кои пресретнуваат операции за да создадат именски простори.
  • Обезбедени се алатки за проверка на дигиталните потписи PKCS#7 во програмите BPF.
  • Можноста за отворање во неблокирачки режим (O_NONBLOCK), која ненамерно беше отстранета во кернелот 5.6, е вратена во /dev/рандом.
  • На системите со архитектура x86, додадено е предупредување во случај на мапирање на мемориски страници од потсистеми на јадрото кои истовремено овозможуваат извршување и пишување. Во иднина се разгледува можноста целосно да се забрани ваквото мемориско мапирање.
  • Додаден е механизам за отстранување грешки KMSAN (Kernel Memory Sanitizer) за откривање на неиницијализирана употреба на меморија во кернелот, како и неиницијализирано протекување меморија помеѓу корисничкиот простор и уредите.
  • Направени се подобрувања на крипто-безбедниот CRNG генератор на псевдо-случајни броеви што се користи во повикот „getrandom“. Промените беа подготвени од Џејсон А. Доненфелд, автор на VPN WireGuard, а се насочени кон подобрување на безбедноста на псевдо-случајното извлекување цели броеви.
• Мрежен потсистем
  • Магацинот TCP обезбедува можност (стандардно оневозможено) да се користат табели за хаш сокети посебно за секој именски простор, што ги подобрува перформансите на системите со голем број на именски простори.
  • Отстранет код за поддршка на наследниот протокол DECnet. Никулците на API за кориснички простор се оставени за да се овозможи компајлирање на апликациите што користат DECnet, но овие апликации нема да можат да се поврзат на мрежата.
  • Протоколот за netlink е документиран.
• Оборудование
  • Драјверот amdgpu додаде поддршка за DSC (Компресија на тек на приказ) за компресија на податоци без загуби при размена на информации со екрани кои поддржуваат многу високи резолуции. Продолжува работата за обезбедување поддршка за платформите AMD RDNA3 (RX 7000) и CDNA (Instinct). Додадена е поддршка за DCN 3.2, SMU 13.x, NBIO 7.7, GC 11.x, PSP 13.x, SDMA 6.x и GMC 11.x IP компоненти. Возачот amdkfd (за дискретни AMD графички процесори како што е Polaris) обезбедува поддршка за GFX 11.0.3.
  • Возачот i915 (Intel) вклучува поддршка за графичкиот процесор на Meteor Lake. Meteor Lake и поновите графички процесори поддржуваат интерфејс DP 2.0 (DisplayPort). Додадени идентификатори за видео картички базирани на микроархитектурата на Alder Lake S.
  • Додадена е поддршка за аудио потсистеми имплементирани во процесорите Apple Silicon, Intel SkyLake и Intel KabyLake. Аудио драјверот CS35L41 HDA поддржува режим на мирување. Додадена е поддршка за ASoC (ALSA System on Chip) за интегрирани аудио чипови Apple Silicon, AMD Rembrant DSPs, AMD Pink Sardine ACP 6.2, Everest ES8326, Intel Sky Lake and Kaby Lake, Mediatek MT8186, NXP i.MX8ULP DSPXP,8280com SM8250 и Texas Instruments SRC8450
  • Додадена е поддршка за LCD панели Samsung LTL101AL01, B120XAN01.0, R140NWF5 RH, Дензитрон DMT028VGHMCMI-1A TFT, AUO B133UAN02.1, IVO M133NW4J-R3, Innolux B120, Innolux B. NT1WH M-N116, INX N01.6BCA- EA116, INX N21BCN-EA116, Multi-Inno технологија MI2FT-116.
  • Додадена е поддршка за AHCI SATA контролери кои се користат во Baikal-T1 SoC.
  • Додадена е поддршка за Bluetooth чипови MediaTek MT7921, Intel Magnetor (CNVi, интегрирано поврзување), Realtek RTL8852C, RTW8852AE и RTL8761BUV (Edimax BT-8500).
  • Драјверот ath11k за безжичните модули на Qualcomm додаде поддршка за спектрално скенирање во опсегот од 160 MHz, имплементиран NAPI со повеќе нишки и подобрена поддршка за чиповите за Wi-Fi Qualcomm WCN6750.
  • Додадени се драјвери за PinePhone тастатура, InterTouch подлоги за допир (ThinkPad P1 G3), X-Box адаптивен контролер, PhoenixRC Flight Controller, VRC-2 Car Controller, DualSense Edge Controller, IBM Operation Panel, XBOX One Elite далечински управувачи, таблети XP-PEN Deco Pro S и Intuos Pro Small (PTH-460).
  • Додаден е драјвер за Aspeed HACE (Hash и Crypto Engine) криптографски акцелератори.
  • Додадена е поддршка за интегрираните контролери Thunderbolt/USB4 Intel Meteor Lake.
  • Додадена е поддршка за паметните телефони Sony Xperia 1 IV, Samsung Galaxy E5, E7 и Grand Max, Pine64 Pinephone Pro.
  • Додадена е поддршка за ARM SoC и табли: AMD DaytonaX, Mediatek MT8186, Rockchips RK3399 и RK3566, TI AM62A, NXP i.MX8DXL, Renesas R-Car H3Ne-1.7G, Qualcomm IPQ8064, Kon2.0Qn8062, IPQ8065, Kon8, IPQ8195, Kon4. BL i.MX4MM OSM-S, MT1 (Acer Tomato), Radxa ROCK XNUMXC+, NanoPi RXNUMXS Enterprise Edition, JetHome JetHub DXNUMXp. Ажурирани драјвери за SoC Samsung, Mediatek, Renesas, Tegra, Qualcomm, Broadcom и NXP.

Во исто време, Латиноамериканската Фондација за слободен софтвер формираше верзија на целосно слободното јадро 6.1 - Linux-libre 6.1-gnu, исчистено од елементи на фирмверот и драјвери кои содржат неслободни компоненти или делови од код, чиј опсег е ограничен од производителот. Новото издание го чисти новиот драјвер rtw8852b и DTS-датотеките за различни Qualcomm и MediaTek SoC со процесори базирани на архитектурата AArch64. Ажуриран код за чистење на дамки во драјвери и потсистеми amdgpu, i915, brcmfmac, r8188eu, rtw8852c, Intel ACPI. Поправено е чистење на застарени драјвери tm6000 TV картички, cpia2 v4l, sp8870, av7110.

Извор: opennet.ru