{"id":102933,"date":"2022-01-10T15:36:38","date_gmt":"2022-01-10T13:36:38","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/novosti-interneta\/%d1%80%d0%b5%d0%bb%d0%b8%d0%b7-%d1%8f%d0%b4%d1%80%d0%b0-linux-5-16"},"modified":"2022-01-10T15:36:38","modified_gmt":"2022-01-10T13:36:38","slug":"reliz-yadra-linux-5-16","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/nl\/blog\/news\/reliz-yadra-linux-5-16","title":{"rendered":"Release van de Linux-kernel 5.16","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Na twee maanden ontwikkeling heeft Linus Torvalds de release van de Linux-kernel 5.16 aangekondigd. Onder de meest opvallende wijzigingen bevinden zich: de systeemaanroep futex_waitv voor het verbeteren van de prestaties van Windows-games in Wine, foutopsporing in het bestandssysteem via fanotify, de concepten van folio's in het geheugenbeheer, ondersteuning voor de processorinstructies AMX, de mogelijkheid om geheugen te reserveren voor netwerksockets, ondersteuning in netfilter voor het classificeren van pakketten in de fase 'egress', de inzet van de DAMON-subsysteem voor proactieve uitbanning van ongebruikte geheugengebieden, verbeterde verwerking van overbelastingen bij hoge schrijfactiviteiten, en ondersteuning voor multi-schijf harde schijven. <\/p>\n
In de nieuwe versie zijn 15415 correcties opgenomen van 2105 ontwikkelaars, de patchgrootte bedraagt 45 MB (de wijzigingen betreft 12023 bestanden, met 685198 toegevoegde code-regels en 263867 verwijderde regels). Ongeveer 44% van alle wijzigingen in 5.16 is gerelateerd aan stuurprogramma's, ongeveer 16% betreft de update van hardware-specifieke code, 16% heeft betrekking op de netwerkstack, 4% - op bestandssystemen en 4% op interne subsysteem van de kernel. <\/p>\n
De belangrijkste vernieuwingen in kernel 5.16: <\/p>\n
\n
Opslagsubsystemen, invoer\/uitvoer en bestandssystemen<\/b>\n
\n
In het fanotify-mechanisme zijn middelen toegevoegd voor het monitoren van de status van het bestandssysteem en het opsporen van fouten. Informatie over fouten wordt verzonden via een nieuw type evenementen - FAN_FS_ERROR, die kunnen worden onderschept in gebruikersruimte monitoring systemen voor directe informatie aan de beheerder of het starten van herstelprocessen. Bij een cascade van fouten zorgt fanotify voor de levering van een melding van de eerste fout samen met een algemene teller van problemen, om het daaropvolgende oplossen van de oorzaak van de fout te vereenvoudigen. Ondersteuning voor foutopsporing is momenteel alleen ge\u00efmplementeerd voor het Ext4 bestandssysteem.\n
De verwerking van schrijfcongestie tijdens schrijfbewerkingen is verbeterd, wat zich voordoet wanneer het aantal schrijfbewerkingen de bandbreedte van de schijf overschrijdt en het systeem gedwongen is om schrijfprocessen te blokkeren totdat de voltooiing van de reeds ingediende aanvragen is afgerond. In de nieuwe versie is het kernmechanisme volledig herzien dat wordt gebruikt voor het verkrijgen van informatie over het ontstaan van congestie en het blokkeren van taken, aangezien de oude implementatie problemen vertoonde bij het koppelen van de verwerking van schrijfcongestie met het verwisselen van geheugenpagina's in de swapruimte bij een gebrek aan geheugen in het systeem.\n
Btrfs ondersteunt de technologie voor apparaatsegmentatie (Zoned Namespace), die wordt toegepast in harde schijven of NVMe SSD's om opslagruimte op te splitsen in gebieden die groepen blokken of sectoren vormen, waarin alleen sequentieel gegevens kunnen worden toegevoegd door de gehele groep blokken opnieuw te schrijven. Bovendien zijn er kleine optimalisaties doorgevoerd in het loggen van inodes, wat resulteerde in een verbetering van de doorvoer met 3% in de dbench-test en een vermindering van de vertragingen met 11%. Het mechanisme van cataloguslogging is herzien, waarbij het aantal zoekoperaties en vergrendelingen in de boom is verminderd om de effici\u00ebntie te verhogen. De invoeging van elementen in de btree-structuur is versneld in batchmodus (de tijd voor massale invoeging van elementen is met 4% verminderd en voor verwijderingen met 12%). Beperkte ondersteuning voor het gebruik van compressie bij het schrijven van onvolledige pagina's is toegevoegd, evenals de mogelijkheid tot defragmentatie van subpagina's. Voorbereidingen zijn getroffen om ondersteuning voor de tweede versie van het protocol voor de 'send'-opdracht in te schakelen.\n
In het XFS-bestandssysteem is het geheugenverbruik verminderd door gebruik te maken van aparte slab-caches voor vaak gebruikte elementen en door sommige gegevensstructuren te verkleinen.\n
In het Ext4-bestandssysteem zijn alleen fouten gecorrigeerd en zijn de parameters voor uitgestelde initialisatie van de Inode-tabel nauwkeuriger berekend.\n
Op het niveau van blokapparaten zijn er optimalisaties doorgevoerd die de effici\u00ebntie van de toewijzing van operaties aan CPU-kernen aanzienlijk verbeteren.\n
Basissteun voor harde schijven met meerdere onafhankelijke aandrijvingen (multi-actuator) is toegevoegd, waardoor het mogelijk is om gelijktijdig toegang te krijgen tot meerdere sectoren in verschillende zones van de magnetische schijf.\n
Een nieuwe ioctl-opdracht CDROM_TIMED_MEDIA_CHANGE is toegevoegd om evenementen van mediawijzigingen in de optische schijfstation te detecteren.\n
In het EROFS-bestandssysteem (Enhanced Read-Only File System) is de mogelijkheid toegevoegd om bovenop meerdere opslagapparaten te werken. Verschillende apparaten kunnen worden weergegeven in \u00e9\u00e9n 32-bits adresruimte voor blokken. Daarnaast is er ondersteuning voor compressie met behulp van het LZMA-algoritme toegevoegd.\n
In het F2FS-bestandssysteem zijn er opties voor het monteren toegevoegd om de fragmentatie van bestanden tijdens de opslag te beheren (bijvoorbeeld voor het debuggen van optimalisaties voor fragmentaties-opsystemen).\n
In CEPH zijn standaard de bewerkingen voor het maken en verwijderen van mappen in asynchrone modus ingeschakeld (om het oude gedrag te herstellen, moet de '-o wsync'-vlag worden gebruikt bij het mounten). Het bijhouden van metrics voor het volgen van kopieerbewerkingen van externe objecten is toegevoegd.\n
In CIFS is de montagparameter tcpnodelay toegevoegd, waarmee de tcp_sock_set_nodelay-modus voor de netwerk-socket wordt ingeschakeld, zodat de wachttijd voor het vullen van de buffer in de TCP-stack wordt uitgeschakeld. Ondersteuning voor geneste DFS-links (Distributed File System) is ook toegevoegd bij het opnieuw monteren.\n
Ondersteuning voor het be\u00ebindigen van aanvragen aan het blokapparaat in batchmodus is toegevoegd. Testen van deze wijziging toonde een toename van de intensiteit van willekeurige leesoperaties van Optane-opslag van 6,1 naar 6,6 miljoen IOPS op \u00e9\u00e9n CPU-kern. <\/ul>\n
Geheugen en systeemdiensten<\/b>\n
\n
Een nieuwe systeemaanroep futex_waitv is toegevoegd, waarmee de status van verschillende futexen kan worden gevolgd met \u00e9\u00e9n systeemaanroep. Deze functie lijkt op de functionaliteit WaitForMultipleObjects die beschikbaar is in Windows, waarvan de emulatie via futex_waitv nuttig kan zijn voor het verbeteren van de prestaties van Windows-spellen die worden uitgevoerd onder Wine of Proton. Bovendien kan het gelijktijdig wachten op futexen ook worden gebruikt om de prestaties van native Linux-spellen te optimaliseren.\n
Het concept van geheugen pagina-folio's (page folios) is ge\u00efmplementeerd, waarvan het gebruik in sommige subsystemen van de kernel het geheugenbeheer bij typische workloads zal versnellen. Momenteel is de belangrijkste geheugensubsystemen in de kernel al overgezet naar folio's, evenals de implementatie van de paginacache, en in de toekomst is er een omzetten van besturingssystemen gepland. In de toekomst is het ook gepland om de ondersteuning voor multipagina folio's aan de kernel toe te voegen.\n
Folio's lijken op samengestelde geheugenpagina's (compound pages), maar onderscheiden zich door verbeterde semantiek en een duidelijkere organisatie van het werk. Voor het beheren van systeemgeheugen wordt beschikbare RAM verdeeld in geheugenpagina's, waarvan de grootte afhankelijk is van de architectuur, maar op x86-systemen wordt deze doorgaans in kilobytes gemeten (meestal 4096 bytes). Moderne systemen zijn uitgerust met tientallen gigabytes RAM, wat het geheugenbeheer bemoeilijkt vanwege de noodzaak om een enorme hoeveelheid geheugenpagina's te verwerken. Om het aantal pagina's te verminderen, is in de kernel eerder het concept van samengestelde pagina's (compound pages) ge\u00efmplementeerd met structuren die meer dan \u00e9\u00e9n fysieke geheugenpagina beslaan. Maar de API voor het manipuleren van samengestelde pagina's liet veel te wensen over en leidde tot extra overhead. <\/p>\n
Er is een handler toegevoegd aan de taakplanner die rekening houdt met de clustering van cache in de CPU. In sommige processoren, zoals Kunpeng 920 (ARM) en Intel Jacobsville (x86), kan een bepaald aantal CPU-kernen, meestal 4, L3 of L2 cache combineren. Het rekening houden met dergelijke topologie\u00ebn kan de effici\u00ebntie van de taakverdeling over CPU-kernen in de taakplanner significant verbeteren, aangezien het verplaatsen van taken binnen \u00e9\u00e9n CPU-cluster de geheugenbandbreedte verhoogt en de concurrentie in de cache vermindert.\n
Ondersteuning voor AMX-instructies (Advanced Matrix Extensions) is toegevoegd, die zijn ge\u00efmplementeerd in de aanstaande serverprocessoren van Intel Xeon Scalable, die in ontwikkeling zijn onder de codenaam Sapphire Rapids. AMX biedt nieuwe configureerbare registers TMM 'TILE' en instructies voor het manipuleren van gegevens in deze registers, zoals TMUL (Tile matrix MULtiply) voor matrixvermenigvuldiging.\n
Er zijn verschillende nieuwe mogelijkheden ge\u00efmplementeerd, gebaseerd op het in de vorige release toegevoegde sub-systeem DAMON (Data Access MONitor), dat het mogelijk maakt om de toegang tot gegevens in het geheugen te volgen, in relatie tot het geselecteerde proces dat draait in de gebruikersruimte. Het sub-systeem stelt bijvoorbeeld in staat om te analyseren naar welke specifieke geheugengebieden het proces tijdens zijn gehele werking heeft verwezen, en welke geheugengebieden onaangeroerd zijn gebleven.\n
\n
DAMON_RECLAIM voor het identificeren en uitsluiten van geheugengebieden die niet zijn aangesproken. Dit mechanisme kan worden gebruikt voor proactieve zachte uitsluiting van geheugenspagina's in gevallen van een dreigende uitputting van vrij geheugen.\n
DAMOS (Data Access Monitoring-gebaseerde Operationele Schema's) voor het toepassen van opgegeven operaties madvise(), zoals het vrijgeven van extra vrije geheugen, op de geheugengebieden van het proces waarvoor een bepaalde toegangfrequentie tot het geheugen wordt vastgelegd. De configuratie van de parameters van DAMOS wordt uitgevoerd via debugfs.\n
De mogelijkheid om het fysieke adresseringsruimte van geheugen te monitoren (voorheen kon alleen de virtuele adressen worden gevolgd). <\/ul>\n
De implementatie van het zstd-compressie-algoritme is bijgewerkt naar versie 1.4.10, wat een aanzienlijke verbetering van de prestaties van verschillende subsysteemkernen mogelijk maakte waarin compressie wordt toegepast (bijvoorbeeld is het uitpakken van de kernimago met 35% versneld, de prestaties van het uitpakken van gecomprimeerde gegevens in Btrfs en SquashFS zijn met 15% toegenomen, en in ZRAM met 30%). Aanvankelijk werd in de kernel een aparte implementatie van zstd gebruikt, gebaseerd op versie 1.3.1, die meer dan drie jaar geleden werd uitgebracht en veel belangrijke optimalisaties niet bevatte. Naast de overstap naar de actuele versie vereenvoudigt de toegevoegde patch ook de synchronisatie met de upstream-tak van zstd, waarmee het mogelijk is om de code voor opname in de kernel rechtstreeks uit de hoofdrepository van zstd te genereren. In de toekomst is het de bedoeling om de zstd-code in de kernel bij te werken naarmate er nieuwe versies van de zstd-bibliotheek uitkomen.\n
Er is een grote hoeveelheid verbeteringen aangebracht in het eBPF-systeem. De mogelijkheid is toegevoegd om functies van kernelmodules aan te roepen vanuit BPF-programma's. De functie bpf_trace_vprintk() is ge\u00efmplementeerd, die in tegenstelling tot bpf_trace_printk() in staat is om meer dan drie argumenten tegelijk af te drukken. Een nieuwe datastructuur (BPF map) bloom filter is toegevoegd, die de gebruik van een kansstructuur mogelijk maakt om de aanwezigheid van een element in een set te bepalen. Een nieuw attribuut BTF_KIND_TAG is toegevoegd, dat kan worden gebruikt in BPF-programma's om tags aan functieparameters te koppelen, bijvoorbeeld om het opsporen van fouten in gebruikersprogramma's te vergemakkelijken. In libbpf is het nu toegestaan om eigen secties .rodata.* \/ .data.* te cre\u00ebren, en er is ondersteuning voor trace-gebeurtenissen uprobe en kprobe ge\u00efmplementeerd, plus een API voor het kopi\u00ebren van alle typen BTF van het ene object naar het andere. Ondersteuning voor AF_XDP is uit libbpf gehaald en in een aparte bibliotheek libxdp geplaatst. Voor de MIPS-architectuur is een JIT-compiler voor de BPF-virtuele machine ge\u00efmplementeerd.\n
Voor de ARM64-architectuur is ondersteuning voor ARMv8.6-extensies voor timers ge\u00efmplementeerd, waaronder de mogelijkheid om zelf-synchronisatie van de weergave van systeemregisters zonder gebruik van ISB-instructies te waarborgen.\n
Voor de PA-RISC-architectuur is de mogelijkheid ge\u00efmplementeerd om het KFENCE-mechanisme te gebruiken voor het opsporen van geheugenfouten, en is er ondersteuning toegevoegd voor de KCSAN-race condition detector.\n
Er is de mogelijkheid geboden om toegangsrechten tot tracefs op het niveau van individuele gebruikers en groepen in te stellen, bijvoorbeeld, het is nu mogelijk om toegang tot traceermiddelen alleen toe te staan aan leden van een bepaalde groep. <\/ul>\n
Virtualisatie en beveiliging<\/b>\n
\n
In de io_uring- en device-mapper-subsystemen is ondersteuning voor het genereren van auditgebeurtenissen ge\u00efmplementeerd. In io_uring is de mogelijkheid voor toegangsscontrole via LSM-modules toegevoegd. Ook is er een audit-functie voor de systeemaanroep openat2() toegevoegd.\n
De kernelcode is volledig vrijgemaakt van doorlopende case-uitdrukkingen in switch (zonder return of break na elk case-blok). Bij het bouwen van de kernel kan nu de modus \u2018-Wimplicit-fallthrough\u2019 worden toegepast.\n
Wijzigingen zijn ingeschakeld om de grenscontroles tijdens het uitvoeren van de functie memcpy() te verscherpen.\n
In de interface voor asynchrone invoer\/uitvoer io_uring is de mogelijkheid ge\u00efmplementeerd om beveiligingsbeleid die door SELinux- en Smack-modules zijn gedefinieerd toe te passen op invoer\/uitvoeroperaties.\n
In het IMA (Integrity Measurement Architecture) subsysteem, dat een externe service in staat stelt de status van de kernel subsystemen te verifi\u00ebren om hun authenticiteit te waarborgen, is de mogelijkheid ge\u00efmplementeerd om regels op basis van de groepsidentifier (GID) toe te passen waartoe het bestand behoort of waarin de gebruiker die toegang heeft tot het bestand zich bevindt.\n
Bepaalde geavanceerde beveiligingsmechanismen van seccomp() tegen Spectre-aanvallen zijn standaard uitgeschakeld, omdat ze als overbodig werden beschouwd en de beveiliging niet significant verhoogden, maar de prestaties negatief be\u00efnvloedden. Het gebruik van Retpoline-beveiliging is heroverwogen.\n
De implementatie van het cryptoloop-mechanisme is verwijderd, dat in 2004 werd vervangen door dm-crypt en indien nodig dezelfde algoritmes ondersteunt.\n
Standaard is onbevoegde toegang tot het eBPF-subsysteem verboden. Deze wijziging is aangebracht om het gebruik van BPF-programma's voor het omzeilen van bescherming tegen zijaanvallen te voorkomen. Indien nodig kan de beheerder onbevoegd gebruik van eBPF door gebruikers herstellen.\n
In de ACRN-hypervisor, ontworpen voor real-time taken en gebruik in kritieke systemen, is ondersteuning toegevoegd voor het cre\u00ebren\/verwijderen van virtuele apparaten en het doorgeven van MMIO-apparaten.\n
In de cryptomotor is ondersteuning toegevoegd voor KPP-definities (Key-agreement Protocol Primitives), die de logica voor het ontwikkelen van stuurprogramma's voor cryptografische systemen vereenvoudigen.\n