Објавување на кернелот Линукс 6.12 со поддршка за режим во реално време

По два месеци развој, Линус Торвалдс го претстави објавувањето на Linux кернелот 6.12. Меѓу најзабележителните промени: способноста да се овозможи режим во реално време, sched_ext за креирање распоредувачи на процесорот преку eBPF, излез на QR код во итни услови, механизам TCP меморија на уредот, механизам за резервирање ресурси SCHED_DEADLINE сервер, подобрување на распоредувачот на задачи EEVDF, IPE модул за поставување политики за интегритет.

Новата верзија вклучува 14607 поправки од 2167 програмери, големината на закрпата е 37 MB (промените влијаеја на 13087 датотеки, додадени се 507913 линии код, избришани се 234083 линии). Последното издание имаше 15130 поправки од 2078 програмери, големината на закрпата беше 85 MB (во кернелот 6.10, закрпата беше со големина од 41 MB). Околу 45% од сите промени воведени во 6.12 се поврзани со двигатели на уреди, приближно 12% од промените се поврзани со ажурирање код специфичен за хардверските архитектури, 13% се поврзани со мрежниот стек, 6% се поврзани со датотечни системи и 3% се поврзани со внатрешните потсистеми на јадрото.

Главните иновации во кернелот 6.12:

• Мемориски и системски услуги
  • Можно е да се изгради кернелот со опцијата PREEMPT_RT без дополнителни закрпи за работа во реално време. Последната карактеристика што недостасуваше во кернелот што спречи PREEMPT_RT да биде овозможена беше поддршката за неблокирање на атомскиот излез преку функцијата printk, која исто така е вклучена во јадрото. Поддршката PREEMPT_RT е достапна за архитектурите x86, x86_64, ARM64 и RISC-V. Досега, имплементацијата на режимот PREEMPT_RT беше испорачана во форма на надворешни закрпи, врз основа на кои некои дистрибуции, како што се RHEL, SUSE и Ubuntu, создадоа одделни изданија во реално време на нивните производи, барани во области како што се финансиските системи. , уреди за обработка на аудио и видео и авијација, медицина, роботика, телекомуникациски и индустриски системи во кои е неопходно да се обезбеди предвидливо време за обработка на настани.
  • Додаден е механизмот „sched_ext“ (SCX), што овозможува eBPF да се користи за креирање на распоредувачи на процесорот кои ги опфаќаат практично сите аспекти на распоредување на задачи и распределба на ресурсите на процесорот. Ваквите распоредувачи можат динамички да се вчитуваат и извршуваат во рамките на јадрото на Linux. Виртуелна машина eBPF. Механизмот sched_ext го поедноставува креирањето на распоредувачи специфични за задачи, овозможува експериментирање со различни техники и стратегии за закажување и овозможува брзо креирање на работни прототипови и моментална замена на распоредувачите во производствените инфраструктури. На пример, користејќи sched_ext, можете да креирате распоредувач кој ги зема предвид спецификите на одредена апликација и динамички ја менува неговата стратегија за закажување во зависност од состојбата на системот и други фактори.
  • Составот го вклучува преостанатиот дел од закрпи неопходни за функционирање на механизмот на серверот SCHED_DEADLINE, кој го решава проблемот со недоволно искористување на ресурсите на процесорот со обични задачи кога процесорот е монополизиран од задачи со висок приоритет (во реално време). За да се спречи монополизација на процесорот, кернелот претходно го користеше механизмот за пригушување во реално време, кој се обиде да резервира 5% за задачи со низок приоритет, оставајќи 95% од времето за задачи во реално време. Овој механизам остави многу да се посакува, бидејќи обичните задачи во многу ситуации не добиваа доволно време на процесорот. Серверот SCHED_DEADLINE имплементира поефикасен механизам за резервирање ресурси.
  • Завршена е интеграцијата на распоредувачот на задачи EEVDF (Прво со најраниот виртуелен рок), кој го замени распоредувачот CFS (Completely Fair Scheduler), испорачан почнувајќи од кернелот 2.6.23. При изборот на следниот процес за пренос на извршување, новиот распоредувач ги зема предвид процесите кои не добиле доволно ресурси на процесорот или добиле незаслужено големо време на процесорот. Во првиот случај, преносот на контролата врз процесот е принуден, а во вториот, напротив, се одложува. Стариот распоредувач на CFS користеше хеуристика и фино подесување за да ги идентификува процесите на кои им треба посебно внимание, додека новиот распоредувач ги следи поексплицитно и не бара фино подесување. Се очекува EEVDF да ги намали одложувањата во задачите со кои CFS имаше проблеми со закажувањето.
  • Во ракувачот за итни случаи на јадрото - DRM Panic, кој го користи потсистемот DRM (Direct Rendering Manager) за прикажување визуелен извештај во стилот на „синиот екран на смртта“, можност за прикажување лого и QR-код со извештај за kmsg на екранот кога ќе се појави итна состојба е додадена. Бидејќи само 2953 бајти се вклопуваат во QR-кодот, обезбедена е опцијата DRM_PANIC_SCREEN_QR_CODE_URL, во која извештајот за kmsg се компресира со помош на zlib и се прикачува како параметар на URL-то, што овозможува околу 40 бајти да се пренесат преку V7500 QR-кодот. Кога градат пакети со кернелот, дистрибуциите можат да постават основна URL адреса за URL-то, што ќе им овозможи да се движат до страница за пријавување проблем. За да го изберете форматот на QR-кодот, обезбедена е поставката DRM_PANIC_SCREEN_QR_VERSION.
  • Додадена е поддршка за ARM POE (Permission Overlay Extension), која ви овозможува да поставите права за пристап до областите на меморијата. Со користење на оваа екстензија, на системи со ARM64 процесори, може да се имплементира механизмот за заштита на меморијата клучеви, кој се користи за ограничување на пристапот до мемориските страници без промена на табелата на мемориските страници.
  • За архитектурите Loongarch, ARM64, PowerPC и s390, имплементацијата на системскиот повик getrandom() е преместена, оптимизирана со помош на механизмот vDSO (виртуелен динамичен споделен објект), што овозможува преместување на управувачот на системски повици од јадрото во кориснички простор и избегнувајте контекстуални прекинувачи. Оптимизацијата ви овозможува да го забрзате генерирањето случајни броеви до 15 пати.
  • Способноста да се користат апсолутни тајми, активирани кога ќе се достигне одредено време на системскиот часовник, е додадена во потсистемот io_uring асинхрони влезно/излез (претходно, можеше да се постават само релативни временски прекини, што го означуваше времетраењето од почетокот на операцијата ).
  • Додадени се датотеки за генерирање врски за библиотеката libcpupower со помош на алатката SWIG, која ви овозможува да генерирате врски од кодот C/C++ за различни програмски јазици. Bindings ви овозможува да креирате скрипти во Python и други јазици и да ги користите за да ја проширите функционалноста на библиотеката libcpupower, која обезбедува API за управување со cpufreq и драјвери од корисничкиот простор.
  • Услужната програма на cpuidle ја прикажува вредноста на „резиденцијата“ на неактивна состојба, што се користи за системи во реално време и земајќи го предвид минималното време во кое процесорот мора да биде во мирување за да се оправдаат енергетските трошоци за премин во и надвор од оваа состојба.
  • Додадена е способност да се користи компајлерот Clang за да се изгради стандардната библиотека C nolibc, која е вклучена во изворниот код на кернелот на Linux и обезбедува рамка за основни системски повици. Кога се гради nolibc во Clang, дозволена е оптимизација за време на врска (LTO).
  • Некои cgroup1 интерфејси се застарени, како што се TCP сметководството, меката граница верзија XNUMX и управување со исцрпување на меморијата. Поддршката за овие функции засега останува во целост, а предупредувањето е направено за да се проучи бројот на корисници кои продолжуваат да ги користат овие функции.
  • Додадена е можност за конфигурирање на тампон за трага на прстен за зачувување на акумулираните податоци по рестартирање, што ќе ви овозможи да не ги изгубите акумулираните информации за дебагирање во случај на пад на јадрото. Податоците се зачувани во меморијата. Овозможувањето се врши преку параметарот на командната линија на кернелот trace_instance, на пример, поставувањето „trace_instance=boot_map@0x285400000:12M“ ќе резервира 12 MB меморија на 0x285400000 за баферот „boot_map“, кој ќе биде достапен преку /ysker на датотеката /tracing/instances/boot_map.
  • Континуирана миграција на промените од гранката Rust-for-Linux поврзани со употребата на јазикот Rust како втор јазик за развој на драјвери и модули на јадрото (поддршката на Rust не е стандардно активна и не води до вклучување на Rust меѓу потребните зависности на склопување за кернелот). Додадени се модулите „листа“ и „rbtree“ за работа со двонасочни поврзани списоци и црвено-црни дрвја. Проширени се можностите на модулите 'init', 'sync', 'types' и 'error'. Можно е да се користи Rust код при градење кернел со заштита од напади на Spectre (опции MITIGATION_{RETHUNK, RETPOLINE, SLS}), со користење на системот за дебагирање KASAN, kCFI (Контролен интегритет на протокот на кернелот) и механизмите за заштита од повици во сенка, како и кога користите дополнителни приклучоци GCC. Додаден е драјвер за Applied Micro QT2025 PHY Ethernet контролер, напишан во Rust. Подготвена е посебна веб-страница со документација - rust.docs.kernel.org.
  • Услужната алатка xdrgen е додадена во изворниот код на кернелот за конвертирање на XDR спецификациите (eXternal Data Representation) во XDR функции за кодирање и декодирање напишани со користење на стилот C усвоен во кернелот Linux.
  • Јадрото усвои промена за да имплементира механизам за маскирање на покажувачот за да го намали бројот на бавни повици до barrier_nospec() во 64-битната copy_from_user() функција, што се користи за копирање податоци во кернелот од корисничкиот простор. Користењето на маскирање го забрзува тестот „per_thread_ops“, кој го проценува бројот на операции што можат да се извршат во една нишка, за 2.6%.
  • Додаден е нов двигател за USB кој ви овозможува да го користите протоколот 9pfs како транспорт за испраќање и примање податоци од USB-уред кога го монтирате датотечниот систем 9p преку USB (на пример, „mount -t 9p -o trans=usbg, aname=/path/to/ fs /mnt/9"). Пример за употреба на новиот драјвер е употребата на NFS наместо да се организира подигање на root партицијата при развивање на вградени уреди.
• Подсистем на диск, В/И и датотечни системи
  • Способноста за работа со уреди за складирање чија големина на блок е поголема од големината на мемориската страница во системот е додадена во потсистемот VFS. Во датотечните системи, оваа функција моментално е поддржана само во XFS.
  • Подсистемот FUSE, кој ви овозможува да креирате имплементации на датотечни системи кои работат во кориснички простор, додаде поддршка за мапирање на кориснички идентификатори на монтирани датотечни системи, кои се користат за усогласување на датотеките на одреден корисник на монтирана странска партиција со друг корисник на тековната систем.
  • Имплементирана е нова операција fcntl, F_CREATED_QUERY, што ѝ дава на апликацијата можност да одреди дали датотеката отворена со ознаката O_CREAT е создадена или дали веќе постоела претходно.
  • Додадена е способност да се користат уникатни 64-битни ID на точки за монтирање на системскиот повик name_to_handle_at() за да се избегнат услови за трка при парсирање на /proc/mountinfo.
  • Големината на структурата „датотека“ во кернелот е намалена од 232 на 184 бајти, што ја намалува потрошувачката на меморија на системите кои активно работат со датотеки.
  • Монтирањето датотечни системи за монтирање точки во хиерархијата /proc, како што е /proc/PID/fd, беше забрането, што создаде потенцијални безбедносни проблеми.
  • Псеудо-FS NSFS (NameSpace FS), кој се користи за работа со именски простори, обезбедува дополнителни информации за имињата на местата за монтирање.
  • Датотечниот систем EROFS (Extendable Read-Only File System), дизајниран за употреба на партиции само за читање, сега поддржува монтирање датотечни системи директно од слики на дискот зачувани како датотеки.
  • Новите ioctl команди XFS_IOC_START_COMMIT и XFS_IOC_COMMIT_RANGE се додадени во XFS за размена на содржина помеѓу две датотеки.
  • NFS додаде поддршка за протоколот „LOCALIO“, кој ви овозможува да одредите дали NFS клиентот и серверот се на истиот хост, со цел да се овозможат соодветни оптимизации.
  • Во датотечниот систем Btrfs, предложени се оптимизации на перформансите, кодот е рефакториран, областа на заклучување на степенот за време на операциите за читање е намалена, работата продолжи на конвертирање на мемориските страници за користење на листови на страници и автоматско ослободување на меморијата е имплементиран за структурата btrfs_path.
  • Во датотечниот систем Ext4, поправени се грешки поврзани со распределба на блокови, управување со обемот, брзо извршување и списание.
• Виртуелизација и безбедност
  • Додаден е IPE (Integrity Policy Enforcement) LSM модулот, развиен од Microsoft за проширување на постоечкиот задолжителен систем за контрола на пристап. Модулот ви овозможува да дефинирате општа политика за интегритет за целиот систем, означувајќи кои операции се дозволени и како треба да се потврди автентичноста на компонентите. На пример, користејќи IPE, можете да одредите кои извршни датотеки се дозволени да се извршуваат, земајќи ја предвид нивната усогласеност со референтната верзија користејќи криптографски хаш обезбедени од системот dm-verity.
  • Во фазата на компилација на кернелот, можно е одделно да се овозможат достапни методи за заштита од различни пропусти од класата Specter во процесорот. Kconfig нуди нови параметри: MITIGATE_MDS (заштита од ранливоста на земање примероци од микроархитектонски податоци), MITIGATE_TAA (заштита од ранливоста на асинхрониот прекин на TSX), MITIGATE_MMIO_STALE_DATA (заштита од MMIO Stale Data vulnerability) MIGATE_TerminalT ITIGATE_RETBLEED (заштита од Ранливост на Retbleed), MITIGATE_SPECTRE_V1, MITIGATE_SPECTRE_V1 (заштита од ранливости на Spectre), MITIGATE_SRBDS (заштита од ранливоста на специјалниот регистар за земање примероци од баферот на податоци), MITIGATE_SSB (заштита од бајпас на шпекулативниот пропуст).
  • Додадена е опција за командна линија proc_mem.force_override и збир на поставки за изградба во Kconfig (PROC_MEM_FORCE_ALWAYS, PROC_MEM_FORCE_PTRACE и PROC_MEM_FORCE_NEVER) за да се спречат промените во меморијата преку /proc/pid/mem.
  • Потсистемот LSM (Linux безбедносен модул) е префрлен на користење статични повици, што ја подобри безбедноста и ги подобри перформансите.
  • Можно е да се користат стандардни кернели за архитектурата ARM64 во гостински средини што работат на Android системи со модифициран KVM (заштитен KVM) хипервизор.
  • Модулот Landlock LSM, кој ви овозможува да ја ограничите интеракцијата на група процеси со надворешното опкружување, го имплементира концептот „IPC опсег“ за селективно да ја ограничи интеракцијата со средини со песок користејќи Unix приклучоци и сигнали. На пример, можете да забраните врски со помош на Unix приклучоци од околина со песок до процеси кои немаат применета изолација, но дозволуваат поврзување со процеси во истиот опсег.
  • Во хипервизорот KVM, додадено е знаменце на CPUID за гостин системи што укажува на поддршка за екстензии AVX10.1.
• Мрежен потсистем
  • Механизмот Device Memory TCP е додаден, што овозможува користење на мрежни приклучоци за директно испраќање на содржината на меморијата на периферните уреди преку мрежата (режим на нула копирање) и директно поставување на содржината на мрежните пакети во областа за меморија на уредот на страна на примачот. Податоците што се пренесуваат во пакети се пренесуваат од мрежната картичка во меморијата на периферниот уред или од меморијата на уредот директно на мрежната картичка, заобиколувајќи го процесорот, а заглавијата на пакетите завршуваат во редовни бафери на јадрото.
  • Проширени се можностите на многу драјвери за етернет и безжична мрежа. На пример, двигателот Intel iwlwifi додаде поддршка за преместување на операциите RLC/SMPS на страната на фирмверот, двигателот RealTek rtw89 ги зголеми перформансите и додаде поддршка за чиповите RTL8852BT/8852BE-VT (WiFi 6), двигателот за етернет за микрочипот додаде поддршка за IEEE 802.3 bw (100BASE) спецификации -T1) и IEEE 802.3bp, подобрени виртуелни Ethernet имплементации Microsoft vNIC и IBM veth. Додадени се нови драјвери за Realtek RTL9054, RTL9068, RTL9072, RTL9075, RTL9068, RTL9071 и Microchip LAN8650/1 10BASE-T1S MAC-PHY етернет чипови.
  • Во MPTCP (MultiPath TCP), продолжување на протоколот TCP за организирање на испорака на TCP пакети истовремено по неколку правци преку различни мрежни интерфејси, големината на тежините што се користат при рутирање се зголемува од 8 на 16 бита. Спроведено откривање на изгубен (црна дупка) сообраќај и суспензија за одредено време на обиди за воспоставување врски со системи што доведуваат до губење на сообраќајот.
  • За IPv6, поддршката е имплементирана за знамето „p“ во PIO (опција за информации за префикс), што се користи во рекламите за RA (Реклами на рутер IPv6) за да се избере модел за распоредување на клиентот преку DHCPv6-PD (DHCPv6 Prefix Delegation, RFC9663) наместо да се доделува поединечни адреси врз основа на префикси користејќи SLAAC (Автоконфигурација на адреса без државјанство). IPv6 IOAM6 додава поддршка за нов режим на енкапсулација tunsrc што овозможува подобри перформанси.
  • Подобрени перформанси за обработка на контролни пакети IPsec.
  • Подобрени перформанси на множества правила за испирање големи nftables. nfnetlink_queue ја подобри поддршката за протоколот SCTP.
  • Ethtool API додаде поддршка за врзување на повеќе мрежни картички на еден мрежен интерфејс.
• Оборудование
  • Во двигателот на AMDGPU, работата продолжува за имплементирање на поддршка за AMD RDNA4 („GFX12“) графички процесори. Додадена е можност за ресетирање на поединечни редици за задачи без ресетирање на целиот графички процесор.
  • Работата продолжи на Xe drm драјверот (Direct Rendering Manager) за графички процесори базирани на архитектурата Intel Xe, која се користи во видео-картичките од семејството Intel Arc и интегрираната графика, почнувајќи со процесорите на Tiger Lake. Новата верзија вклучува поддршка за графички процесори базирани на микроархитектурите Battlemage и Lunar Lake. Поддршка за CCS (Color Control Surface) Xe2 модификатори е воведена за контрола на параметрите на интегрираните и дискретни графички процесори.
  • Драјверот i915 ја имплементира можноста за излез информации за брзината на вентилаторот преку интерфејсот HWMON или sysfs (атрибутот „fan1_input“). Параметарот „i915.modeset“ е застарен наместо „i915.modeset“ треба да се користи параметарот „i0.nomodeset“.
  • Додадена е поддршка за A615, A306 и A621 графички процесори на драјверот за msm DRM (GPU Qualcomm Adreno).
  • На возачот Nouveau му беа преработени и исчистени внатрешните структури.
  • Драјверот intel_pstate, кој ги контролира параметрите за потрошувачка на енергија (P-state) на системи со процесори Intel, додаде поддршка за хибридни системи со асиметрични (различни карактеристики) процесори, како и поддршка за управување со енергија на процесори базирани на Granite Rapids и Sierra Forest микроархитектури. Додадена е поддршка за Xeon Granite Rapids CPU на двигателот intel_idle. Драјверот intel_rapl обезбедува препознавање на процесите на семејството AMD 1Ah и процесорите Intel ArrowLake-U.
  • Продолжено вклучување на промени за поддршка на ARM SoC Snapdragon X Elite, кој користи сопствениот 12-јадрен Oryon CPU на Qualcomm и Qualcomm Adreno GPU. Чипот е наменет за употреба во лаптопи и компјутери и е пред чиповите на Apple M3 и Intel Core Ultra 155H во многу тестови за перформанси.
  • Додадена е поддршка за ARM табли, SoC и уреди: Broadcom bcm2712 (Raspberry Pi 5), Renesas R9A09G057 (RZ/V2H), Qualcomm Snapdragon 414 (MSM8929), Lenovo ThinkPad T14s Gen 6GA6000, Lenovo, XXSP , Firefly Core-PX6010-JD7, Lunzn Fastrhino R35S, Aspeed Riser, AGX Orin, Rockchip Qnap-TS30, Huashan Pi, Meta Catalina, BeagleY-AI, NanoPi R4S Plus, ExynosAuto v68, SOPH433G2h920 Кул Пи CM2002 GenBook, Anbernic RG5332XXSP, GameForce Ace, IBM P4, Kontron i.MX815 OSM-S, NanoPC-T5
  • Додадена е поддршка за Anbernic RG28XX, On Tat Industrial Company KD50G21-40NT-A1, Innolux G070ACE-LH3, Melfas lmfbx101117480, Densitron DMT028VGHMCMI-1D, микрочип AC40A, A08, екран со микрочип AC116A. B02.3XAN116, AOU B06.1XAT116, BOE TV04.1WUM-LL101, BOE NV2WUM-N140, BOE NV41WUM-N133, BOE NV63WHM-A116D, BOE NE4WUM-LL140, N6 , ЦСР MNB116LS2-116, Starry er2.
  • Аудио потсистемот додаде поддршка за чипови и кодеци RME Digiface USB, AMD ACP 7.1, Mediatek MT6367, MT8365, Realtek RTL1320, C-Media CM9825. Старите драјвери за звук за Intel ASoC се прогласени за застарени и се препорачува наместо тоа да се користат драјвери за AVS. Направени се многу подобрувања на двигателот SoundWire.

Извор: opennet.ru