Utgivning av Linux-kärnan 6.6

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds releasen av kärnan Linux 6.6. Bland de mest framträdande förändringarna: en ny uppgiftsscheduler EEVDF; en mekanism för skugga av stacken för att skydda mot exploateringar; stöd för fs-verity i OverlayFS; implementering av kvoter och xattr i tmpfs; förberedelse av online fsck i XFS; förbättrad övervakning av export av 'GPL-only' symboler; stöd för nätverksocketar i io_uring; randomisering av minne i kmalloc(); ReiserFS har deklarerats föråldrad; primitiver för Vulkan-drivrutinen NVK har lagts till i Nouveau.

I den nya versionen har 15291 korrigeringar accepterats från 2058 utvecklare, patchens storlek är 39 MB (förändringarna omfattade 14844 filer, 553359 kodrader lades till och 284012 kodrader togs bort). I den föregående utgåvan fanns 14674 korrigeringar från 2016 utvecklare, patchens storlek var 78 MB. Ungefär 44% av de förändringar som presenterades i 6.6 är relaterade till enhetsdrivrutiner, ungefär 17% av förändringarna har att göra med uppdatering av kod som är specifik för hårdvaruarkitekturer, 11% är relaterade till nätverksstacken, 4% till filsystem och 3% till interna kärnsystem.

Huvudnyheterna i kärnan 6.6:

• Minne och systemtjänster
  • En ny uppgiftsscheduler EEVDF (Earliest Eligible Virtual Deadline First) har implementerats, som ersätter CFS (Completely Fair Scheduler) som levererades från och med kärnan 2.6.23. Den nya schemaläggaren beaktar vid valet av nästa process att överföra exekvering, processer som inte har fått tillräckliga processorresurser eller som har fått orättvist mycket processorstid. I det första fallet tvingas överföring av kontroll till processen, medan den i det andra fallet skjuts upp. Den gamla schemaläggaren CFS använde heuristik och finjusteringar för att identifiera processer som krävde särskild uppmärksamhet, medan den nya schemaläggaren spårar dem mer tydligt och kräver ingen finjustering. Det förväntas att EEVDF kommer att minska fördröjningar vid exekvering av uppgifter, som CFS hade problem med när det gällde schemaläggning.
  • Ändringar har införts i hanteringen av interna symboler för kategorin "GPL-only", avsedda att komplicera användningen av proprietära GPL-lager för att kringgå åtkomstbegränsningar till kärnsystem som endast tillåter kod under GPL-licens. I funktionen symbol_get() är sökningar av symboler markerade som GPL-only förbjudna för proprietära moduler, och vice versa, GPL-moduler kommer inte kunna hitta symboler som exporteras av proprietära moduler.
  • Ytterligare inställningar för arbetsköer (unbound workqueue) har lagts till för att öka effektiviteten i återanvändning av processorcache på stora system med flera tredje nivåns cache (L3). I kärnan ingår också verktyget tools/workqueue/wq_dump.py för att kontrollera den aktuella konfigurationen av arbetsköer.
  • Io_uring-subsystemet har fått inledande stöd för operationer och kommandon specifika för nätverks-sockets. En sysctl io_uring_disabled har lagts till för att stänga av io_uring på systemnivå. Dessutom har direkt I/O (Direct I/O) i io_uring betydligt accelererats i asynkront läge. Genomförda ändringar ger en ökning av bandbredden och minskning av latens med upp till 37% vid utförande av in- och utmatningsoperationer.
  • För PA-RISC-arkitekturen har en JIT-kompilator för BPF implementerats.
  • Inställningen /sys/devices/system/cpu/smt/control har fått stöd för numeriska parametrar som definierar antalet trådar som är tillgängliga för varje CPU-kärna (tidigare stöddes endast värdena "on" och "off" för att aktivera och avaktivera stöd för symmetrisk multitrådning). Den nya funktionen kan tillämpas på vissa PowerPC-processorer som stöder hotplug SMT-läget för selektiv aktivering av SMT på specifika kärnor under drift.
  • Överföringen av ändringarna från Rust-for-Linux-grenen har fortsatt, relaterat till användningen av Rust som det andra språket för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler (Rust-stöd är inte aktiverat som standard och leder inte till att Rust blir ett obligatoriskt byggberoende för kärnan). Övergången till Rust-versioner 1.71.1 och bindgen 0.65.1 har genomförts. Draget 'Zeroable' har implementerats. Procedurmakron 'paste!' och '#[derive(Zeroable)]' har lagts till. Kompatibiliteten med '#[pin_data]' har säkerställts. Initieringsfunktionerna '{,pin_}init_array_from_fn()' och metoden '{,pin_}chain' har lagts till. Möjligheterna i modulen 'types' har utökats. I testningsramverket kunit har möjligheten att köra tester från Rust-dokumentationen lagts till.
  • Subsystemet 'eventfs' har lagts till, vilket avsevärt minskar minnesanvändningen i spårningssystemet genom att eliminera behovet av att lagra överflödiga strukturer som används för att representera spårningspunkter i filsystemet. Tidigare skapades sådana strukturer för alla spårningspunkter, oavsett om spårning användes eller inte. Med hjälp av eventfs kan sådana strukturer nu skapas dynamiskt endast vid behov.
  • Möjligheterna i verktyget perf har utökats.
  • Information för att diagnostisera effektiviteten av mekanismen för sammanslagning av identiska minnessidor (KSM, Kernel Samepage Merging) har lagts till i filen /proc/pid/smaps.
  • API:t Frontswap har tagits bort, vilket gjorde det möjligt att placera swap-partitioner i minne som inte kan adresseras direkt och som inte tillhandahöll operativ information om tillgången på ledigt utrymme. Detta API användes endast i zswap, så det har beslutats att direkt använda denna funktionalitet i zswap, vilket eliminerar onödiga mellanskikt.
  • För RISC-V-arkitekturen har stöd för att få åtkomst till prestanda-räknare från användarrummet lagts till, samt möjligheten att placera en kärndump efter en krasch i området utanför 4GB.
  • Inledande stöd för ARM SME-instruktioner (Scalable Matrix Extension) har lagts till.
  • Möjlighet att använda felsökningsverktyg som KDB, KGDB, kcov, KFENCE och KASAN på system med LoongArch-arkitektur har implementerats.
  • Stöd har lagts till för filer för testning av kärnan i GitLab:s kontinuerliga integrationssystem, vilket används vid utvecklingen av grafiska drivrutiner.
• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • I filsystemen OverlayFS har stöd för att spara fs-verity-hashar i den utökade attributen (xattr) overlay.verity lagts till, vilket kan användas för att kontrollera integriteten och äktheten av filer i de underliggande lagren av OverlayFS med hjälp av kryptografiska hashfunktioner och nycklar. På så sätt innehåller OverlayFS nu alla ändringar som behövs för att projektet Composefs ska fungera som en överbyggnad ovanpå filsystemen OverlayFS och EROFS.
  • I filsystemet XFS har förberedelser gjorts för att implementera möjligheten att använda verktyget fsck för att kontrollera och åtgärda identifierade problem i online-läge, utan att montera ur filsystemet. Dessutom har XFS implementerat möjligheten att använda stora volymer (folios) i sidcache och vissa relaterade optimeringar har lagts till, vilket har gjort att prestandan har ökat avsevärt för vissa typer av belastning.
  • I filsystemet tmpfs har stöd lagt till för användardefinierade utökade attribut (user xattrs), direkt I/O och kvoter knutna till användare och grupper. Offseten för kataloger har stabiliserats, vilket löste problem med att exportera tmpfs via NFS.
  • I API:t för montering har en flagga FSCONFIG_CMD_CREATE_EXCL lagts till för att öka säkerheten, vilket förbjuder delad användning av superblocket på flera monteringspunkter (det förbjuder att koppla ett parti till flera monteringspunkter). I verktyget mount har en möjlighet att inkludera denna flagga föreslagits med alternativet "—exclusive".
  • I VFS-underkategorin har stöd för omedelbar ändring av atime- och mtime-parametrar lagts till. Tidigare återspeglades tidsinformation med viss fördröjning, vilket gjorde det svårt att spåra aktualiteten i data i cache i system som liknar NFS (på grund av fördröjningen i att upptäcka ändringar i filen kunde systemet felaktigt tro att data i cachen var aktuella). Den nya funktionen är tillgänglig för Btrfs, Ext4, tmpfs och XFS.
  • I Btrfs har den inbyggda mekanismen för integritetskontroll, som aktiveras vid kompilering med parametern BTRFS_FS_CHECK_INTEGRITY, förklarats som föråldrad. Denna mekanism har inte längre underhållits, testas inte längre och skapar en extra belastning på CPU och minne. Dessutom har prestandan i den nya kontrollkoden för filsystemet (scrub) i Btrfs optimerats.
  • I filsystemet Ext4 har det lagts till periodiska kontroller för att uppdatera superblocket och operationer för minnesallokering har påskyndats vid appendering till slutet av filen.
  • I FUSE-subsystemet har stöd för attributet btime ("födelsetid") lagts till, vilket definierar tidpunkten för skapandet av inoden.
  • Ändring av åtkomsträttigheter för symboliska länkar är förbjudet.
  • Det har lagts till ett systemanrop fchmodat2(), som skiljer sig från systemanropet fchmodat() genom att ha en extra parameter för att ange flaggor. Av flaggorna stöds för närvarande endast AT_SYMLINK_NOFOLLOW och AT_EMPTY_PATH, vilket gör det möjligt att implementera ett förbud mot avlänkning av symboliska länkar och att använda filbeskrivaren vid angivande av en tom sökväg utan omvägar i libc-funktionen fchmodat().
  • I EROFS-filsystemet (Extendable Read-Only File System), som är avsett för användning på partitioner som är tillgängliga i skrivskyddat läge, har stöd för komprimeringsalgoritmen Deflate lagts till. För att påskynda sökningen av utökade attribut har en sannolikhetsstruktur i form av bloom filter implementerats.
  • En inställning CONFIG_BUFFER_HEAD har lagts till, vilket möjliggör uppbyggnad av kärnan utan att använda strukturen buffer_head. Vid uppbyggnad utan buffer_head kan blockenheter och vissa filsystem användas, exempelvis xfs, btrfs, cramfs, erofs och squashfs.
  • I blockenhetsdrivaren ublk, som gör det möjligt att flytta specifik logik till användarprocessens utrymme, har stöd för zonerade lagringsenheter lagts till (uppdelning i zoner av blockgrupper eller sektorer, där endast sekventiell tillägg av data är tillåten med uppdatering av hela blockgruppens innehåll).
  • Genomförandet av filsystemet ReiserFS har flyttats från kategorin stödda till att betraktas som föråldrad (Obsolete). Stödet för ReiserFS planeras att upphöra år 2025. Orsaken till att ReiserFS har klassificerats som föråldrat anges vara stagnation i underhållet av detta filsystem, olösta problem relaterade till år 2038, brist på möjligheter att säkerställa redundans och önskan att minska arbetskostnaderna för underhållet av allmänna ändringar för filsystem relaterade till det nya API:t för montering, iomap och folios.
  • I NFS-servern har en mekanism för delegering av skrivoperationer för NFSv4 implementerats, vilket ökar effektiviteten i cachningen av skrivfiler för att minska trafik. Stöd för operationen READ_PLUS, definierad i NFS 4.2, har lagts till.
  • Stödet för fscrypt har lagts till i Ceph-filsystemet.
• Virtualisering och säkerhet
  • En implementation av mekanismen Shadow Stack har lagts till, som blockerar många exploiter genom att använda Intel-processorns hårdvarufunktioner för att skydda mot överskrivning av returadressen från en funktion vid bufferöverflöd i stacken. Skyddets kärna är att efter att kontrollen har överförts till en funktion, sparas returadressen av processorn inte bara i den vanliga stacken, utan även i en separat "skuggstack" som inte kan ändras direkt. Innan man lämnar funktionen extraheras returadressen från skuggstacken och jämförs med returadressen från den vanliga stacken. En mismatch mellan adresser resulterar i en undantagsgenerering som blockerar situationer där en exploit har lyckats överskriva adressen i den vanliga stacken. Hårdvaruskuggstacken stöds endast i 64-bitar-versioner, medan det i 32-bitar-versioner används mjukvaru-emulering.
  • Stödet för Clang-kompilatorns sammansättning med aktiverat CFI (Control Flow Integrity) skydd har lagts till, vilket blockerar avvikelser från den normala exekveringsordningen (control flow) som ett resultat av exploiter som ändrar de funktioner som lagras i minnet.
  • För RISC-V-arkitekturen har randomisering av kärnans minnesplacering vid start lagts till.
  • En flagga SECCOMP_USER_NOTIF_FD_SYNC_WAKE_UP har lagts till i systemanropet seccomp(), vilket möjliggör bearbetning av händelser från övervakade processer i synkront läge för en mer effektiv arbetsplanering.
  • Funktionen kmalloc() har fått randomisering av slab-cache, vilket gör det svårare att utnyttja sårbarheter i kärnan.
  • I alternativen kopplade till aktiveringen av SELinux tvingande åtkomstkontroll har nämningen av det amerikanska säkerhetsdepartementet tagits bort. Eftersom projektet har utvecklats under 20 år under samhällets vingar och stöds av oberoende underhållare har man beslutat att övergå till att använda namnet "SELinux" istället för "NSA SELinux" i kommentarer och dokumentation i Kconfig (till exempel har förklaringen till kompilationsparametern SECURITY_SELINUX ändrats från "NSA SELinux Support" till "SELinux Support").
  • En operation UFFDIO_POISON har lagts till i systemanropet userfaultfd(), vilket gör det möjligt att markera minnessidor som "förgiftade" (poisoned), vilket kan användas för att flytta skadade minnessidor vid migration virtuella maskiner från ett system till ett annat.
  • Ett nytt teckenbaserat gränssnitt har lagts till i VFIO-systemet (/dev/vfio/devices/vfioX) för att hantera VFIO-enheter, vilket möjliggör för användaren att direkt öppna en fil med enheten utan att behöva använda det föråldrade gruppgränssnittet /dev/vfio/$groupID.
  • I servern Stödet för föråldrade Kerberos-krypteringstyper som använder algoritmerna DES och 3DES har upphört i NFS.
  • Vid körning i Hyper-V-hypervisorns miljö har stödet för gästsystem lagts till, vilket skyddas av AMD SEV-SNP (Secure Nested Paging) och Intel TDX (Trusted Domain Extensions).
  • Vid kompilering av kärnan i läget "W=1" har standardkompilatorn aktiverat varningarna "-Wformat-overflow", "-Wformat-truncation", "-Wstringop-overflow" och "-Wrestrict". För alla byggen har varningen "-Wenum-conversion" aktiverats.
• Nätverkssystemet
  • Implementeringen av adressfamiljen AF_XDP (eXpress Data Path) har utvidgats med möjlighet att arbeta med paket som lagras i flera buffertar (till exempel kan en buffert innehålla paketets header och en annan data, eller i en kedja av flera buffertar kan stora jumbo- Ethernet-ramar placeras). Program som använder AF_XDP-sockets kan nu ta emot och överföra paket direkt från flera buffertar.
  • BPF-systemet har fått stöd för defragmentering av IPv4- och IPv6-paket samt möjlighet att filtrera fragmenterade paket.
  • En ny hanterare, update_socket_protocol, har lagts till i BPF, vilket gör att BPF-program kan ändra den begärda protokollen för nya sockets. Till exempel kan ett BPF-program transparens byta protokollet TCP mot MPTCP (multipath TCP) för att optimera applikationens trafik. BPF har också fått stöd för att hantera paketrouting genom olika strömmar i MPTCP.
  • Den experimentella beteckningen för modulen ksmbd, som erbjuder en kärnnivåimplementation av en filserver baserad på SMB3-protokollet, har tagits bort. Stöd för sammanslagning av läsoperationer ("read compound"-förfrågningar) har lagts till.
• Utrustning
  • Ändringar har gjorts i DRM-systemet (Direct Rendering Manager) för att möjliggöra effektiv drift av den öppna NVK-drivaren med implementeringen av grafik-API:et Vulkan för NVIDIA-grafikkort. Ursprungligen var DRM-drivrutinen Nouveau utformad för att stödja OpenGL, så den saknar primitiva element som krävs för effektiv drift av Vulkan-drivrutiner, till exempel stöd för synkroniserade objekt och hantering av virtuellt adressutrymme.
  • I AMDGPU-drivrutinen har stöd för SDMA 6.1.0, HDP 6.1, SMUIO 14.0, PSP 14.0, IH 6.1 och GFX 9.4.3 implementerats. Koden för att ladda PSP-firmware (Platform Security Processor) har omarbetats. Stödet för den adaptiva synkroniseringstekniken FreeSync har utvidgats (stöd för Freesync Panel Replay V2 har lagts till).
  • I i915-drivrutinen fortsätter implementeringen av stöd för Intel Meteor Lake-chips. Stödet för HDCP-teknik (High-bandwidth Digital Content Protection) har förbättrats. Koden för interaktion med displayen har omarbetats.
  • Alternativen för att inaktivera mikroprogramsladdningsfunktioner under byggfasen — MICROCODE_INTEL och MICROCODE_AMD har tagits bort från Kconfig. Kärnan byggs nu alltid med mikroprogramsladdningskoden för x86-system, men den faktiska laddningen av mikroprogrammet kan inaktiveras genom att ange kärnparametern ‘dis_ucode_ldr’.
  • Den ljudsystemet har fått möjlighet att styra ljudenheter anslutna via IIO (Industrial I/O) subsystemet.
  • Stöd har lagts till för ljudgränssnitten Intel LunarLake, Intel ArrowLake och AMD ACP5x, codec Cirrus Logic CS42L43, Realtek RT1017 och TI TAS2781, samt förstärkare Cirrus Logic CS35L56 och winic aw88261. Stöd för ASoC AMD Van Gogh har lagts till.
  • En USB MIDI 2.0 Gadget-drivrutin har lagts till, som emulerar USB MIDI 2.0-gränssnittet kopplat till ALSA UMP rawmidi-enheten.
  • Stöd har lagts till för Ethernet-kontroller Broadcom ASP 2.0 och Marvell 88Q2XXX.
  • Stöd har lagts till för Visionox R66451, TDO TL050HDV35, KD070FHFID015, Inanbo T28CP45TN89 och EDT ET028013DMA-paneler, displaykontroller för Loongson och pekskärmskontroller för Azoteq IQS7222D/IQS7210A/7211A.
  • Stöd har lagts till för ARM SoC Qualcomm SM4450 (Snapdragon 4 Gen 2), TI AM62P5, Intel Agilex5, Qualcomm ipq5018, AN400 (Amlogic T7).
  • Stöd har lagts till för ARM-plattformar som Samsung Galaxy Tab 3 8.0, FriendlyElec NanoPC T6, Amlogic A311D2, Khadas Vim4, Xiaomi SM7125, Facebook Yosemite 4, Orange Pi Zero 3, Radxa ROCK 4SE.

Samtidigt har den latinamerikanska Free Software Foundation utvecklat en helt fri kärnvariant 6.6 — Linux-libre 6.6-gnu, som är rensad från firmware och drivrutiner som innehåller icke-fria komponenter eller kodavsnitt vars användning är begränsad av tillverkaren. I version 6.6 har koden för att rensa blobbar uppdaterats i olika drivrutiner och subsystem, exempelvis i TI gigabit RU ethernet-drivrutiner, MediaTek 792x wifi, Cirrus Logic cs42l43 mfd, cs35l56 HD-ljud och aw88261 SoC. Blob-namn har rensats i dts-filer för Aarch64-arkitekturen. Blobbar har tagits bort i nya ivpu-drivrutiner, bluetooth-drivrutiner, pekskärm-drivrutiner och i Qualcomm Venus V4L2 kodare/decoder.

Källa: opennet.ru