Uppdatering av Linux-kärnan 6.14

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds släppet av Linux-kärnan 6.14. Bland de mest anmärkningsvärda förändringarna: ntsync-drivrutinen med synkronisering primitiva för Windows NT, konfiguration av belastningsbalansering av läsoperationer i Btrfs RAID1, stöd för reflink i XFS i realtime-läge, möjlighet till icke-cacherad buffrad I/O, dmem cgroup för begränsning av GPU-minne, användning av io_uring i FUSE, delegering av attribut i NFS, stöd för atomär skrivning i Device mapper, acceleration av symboliska länkar, hantering av skriptkörningsmöjligheter, stöd för Qualcomm Snapdragon 8 Elite-chip och drivrutinen för AMD:s NPU.

I den nya versionen har 12115 korrigeringar accepterats från 1984 utvecklare, patchstorleken är 39 MB (förändringarna berörde 10170 filer, 531586 kodrader lades till, 235999 rader togs bort). I den föregående utgåvan var det 14172 korrigeringar från 2086 utvecklare, patchstorleken var 46 MB. Cirka 41% av alla ändringar i 6.14 relaterar till enhetsdrivrutiner, cirka 13% av ändringarna handlar om uppdatering av hårdvaruspecifik kod, 14% relaterar till nätverksstacken, 7% till filsystem och 4% till interna kärnsystem.

De viktigaste nyheterna i kärnan 6.14:

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • I filsystemet Btrfs har stöd lagts till för nya metoder för balans av läsoperationer mellan lagringsenheter i RAID1-arrayen. Förutom den tidigare belastningsfördelningen baserad på process ID (pid) har tre nya balanslägen föreslagits i den nya versionen: "rotation" (jämn belastningsfördelning över alla lagringsenheter, detta läge är aktiverat som standard); "latency" (belastningsfördelning med hänsyn till fördröjning, kan vara användbar vid fel eller instabil drift av lagringsenheter); devid (manuell hantering). För att ändra balansläget har gränssnittet "\/sys\/fs\/btrfs\/\/read_policy" lagts till. Bland andra förändringar i Btrfs — implementeringen av ioctl FS_IOC_READ_VERITY_METADATA.
  • En läget för icke-cachelad buffrad in- och utdata har lagts till, där data tas bort från sidcacheminnet så snart läs- eller skrivoperationerna är klara. Ändringen kan vara användbar när man använder mycket snabba lagringsenheter, där det är överflödigt att cacha operationer i RAM. För sådana enheter möjliggör det nya läget att undvika onödig minnesanvändning av sidcacheminnet utan att behöva använda den komplicerade API:n för direkt in- och utdata (Direct I/O).
  • I fsnotify, mekanismen för att spåra ändringar i filsystemet, har en ny händelse FS_PRE_ACCESS lagts till, som genereras precis innan åtkomst till filinnehållet. Händelsen behandlas i synkront läge, d.v.s. kärnan skickar händelsen och väntar på att få ett svar. Om svaret erhålls utförs operationen, och om ett fel uppstår returnerar systemanropet ett felkod till användarutrymmet. Med FS_PRE_ACCESS kan en process i användarutrymmet till exempel organisera ifyllandet av en fil när data i det långsamma lagret blir tillgängliga.
  • I FUSE-undercystemet, som möjliggör skapandet av filsystemimplementationer i användarutrymmet, har stöd för datadelning mellan kärnan och processen i användarutrymmet lagts till med hjälp av in- och utdata-mekanismen io_uring. Ändringen gör det möjligt att öka FUSE:s prestanda genom att minska kontextbyten mellan kärnan och användarutrymmet.
  • I filsystemet XFS har möjligheten att använda omvänd mappning (rmap, reverse-mapping) i läget med förutsägbara fördröjningar ('realtime device') lagts till. Omvänd mappning gör det möjligt att fastställa vilken fil ett givet block på lagringsenheten används för. Med hjälp av rmap i XFS har stöd för reflink-operationen implementerats för realtime-läget, vilket tillåter skapandet av kopior av filer genom att klona filmetadata och skapa en länk till redan existerande data utan att faktiskt kopiera dem.
  • I VFS har caching av storleken på symboliska länkar implementerats, vilket har möjliggjort en hastighetsökning av 1,5 % vid utförandet av operationen readlink (i test med /initrd.img i ext4). Cachingen är aktiverad i FS ext4 och tmpfs.
  • I implementeringen av NFSv4.2 har stöd för delegering av filattribut lagts till, vilket gör att man kan hantera sådana attribut som ändringstid (mtime) på NFS-klienten, utan att behöva överföra ändringar till servern. NFS har också förbättrat stödet för protokollet „LOCALIO”, vilket gör det möjligt att fastställa huruvida klienten och NFS-servern finns på samma värd, för att aktivera lämpliga optimeringar, som att klienten använder direkt in- och utmatning (Direct I/O).
  • Prestandan vid läsoperationer i filsystemen NETFS, CIFS och AFS (Andrew File System) har förbättrats.
  • I Squashfs har en direkt inläsningsläge för sidor till sidcache (SQUASHFS_FILE_DIRECT) inkluderats, vilket gör det möjligt att klara sig utan en separat read_page-cache. Ändringen har möjliggjort en minskning av den minnesanvändning som krävs vid användning av Squashfs.
  • I systemanropet statx() har flaggan STATX_DIO_READ_ALIGN implementerats för att bestämma det nödvändiga justeringen för läsoperationer från fil.
  • I filsystemet Bcachefs har formatet för diskstrukturer uppdaterats och stabiliserats. Alla framtida formatändringar kommer att klassificeras som valfria och realiseras som tillägg. Hastigheten för integritetskontroller av filsystemet har ökat avsevärt. Dessutom har Bcachefs förbättrat funktionaliteten i skrivskyddat läge; problem som ledde till minnesåtkomst efter att det har frigjorts (use after free) har åtgärdats; problem med reflink-pekarna i fsck har lösts; hanteringen av omstart av transaktioner har korrigerats.
  • Modulen md-linear, avsedd för att kombinera blockenheter, har återställts. Denna modul hade tidigare förklarats som föråldrad och togs bort från kärnan 6.8, men eftersom den visade sig vara efterfrågad har den återinförts.
  • Filsystemen F2FS och SQUASHFS har övergått till att använda sidor med minnesportföljer (page folios).
  • Filsystemen OCFS2 och DLMFS har övergått till att använda det nya API:et för monteringspartitionering.
  • I drivrutinen null_blk har attributet „rotational” implementerats, vilket kan ställas in via configfs och gör det möjligt att simulera arbete med enhet baserad på roterande skivor för att förenkla testningen av kärnfunktioner.
  • I enheten Device mapper och i modulerna dm-mirror, dm-io, dm-table, dm-linear, dm-stripe och dm-raid1 har stöd för atomär skrivning implementerats.
• Minne och systemtjänster
  • Integration into the core of the ntsync driver has been completed, implementing the symbolic device /dev/ntsync and a set of synchronization primitives used in the Windows NT kernel. Implementing such primitives at the kernel level significantly improves the performance of Windows games running via Wine. The performance gain is achieved by eliminating the overhead associated with using RPC in user space. The creation of a separate driver for the Linux kernel is due to the difficulties in correctly implementing the NT synchronization API on top of the existing kernel primitives.
  • A new DMEM cgroup controller has been added for separate accounting of memory areas of devices such as GPUs. DMEM allows the creation of separate cgroups for different tasks that work with the GPU so that they can run without affecting each other. This new feature solves the problem of forced termination of GPU operations when available memory is exhausted by accounting for reflected GPU memory and CPU memory used by drivers in separate cgroups.
  • Optimizations have been made to scale the flush operation of the TLB (Translation Lookaside Buffer) cache, used to speed up the translation of virtual addresses to physical ones. The added optimizations involve deferred updating of certain data structures during context switching, allowing for improved performance in specific tests.
  • The performance of the MGLRU (Multi-Generational LRU) mechanism has been improved, which is used to determine which memory pages are in use and which can be swapped out to the page file.
  • Ändringar från Rust-for-Linux-grenen, som rör användningen av Rust som ett andraspråk för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler, har fortsatt att överföras (Rust-stöd är inte aktiverat som standard och leder inte till att Rust ingår bland de obligatoriska byggberoendena för kärnan). Möjligheten att använda macro "derive(CoercePointee)" i kärnkoden har införts, vilket möjliggör användning av smarta pekare med trait-objekt. Rust-bindningar för PCI, plattformar, Open Firmware, teckenhet och vissa in-/utdatafunktioner har lagts till i kärnan. Greg Kroah-Hartman, som ansvarar för supporten för den stabila Linux-kärnvetken, beskrev den aktuella statusen som "nästan redo för att skriva en verklig drivrutin med Rust".
  • I byggscenarierna har ny kod föreslagits för att generera versioner av felsökningssymboler för laddningsmoduler, som nu använder information från DWARF-felposter istället för att direkt analysera källkoden. Denna förändring möjliggör versionering av felsökningssymboler för moduler skrivna i Rust. Den gamla implementeringen har också behållits i kärnan, och valet av generator görs på byggalternativsnivå.
  • För PowerPC-arkitekturen har stöd för lazy preemption-läget (PREEMPT_LAZY) införts, vilket motsvarar fullt avbrytande (full preemption) för realtidsuppgifter (RR/FIFO/DEADLINE), men skjuter upp avbrytandet av vanliga uppgifter (SCHED_NORMAL) till tickgränsen.
  • Stödet för energikonsumtionsräknare från AMD-processorer har lagts till i prestandaprofileringssystemet "perf". Möjligheten att fungera på system med upp till 2048 CPU-kärnor har lagts till.
  • Möjligheten att använda sysctl-parametern pid_max med process-ID-namnrymder (ID namespace) har införts. Parametern pid_max är avsedd för att begränsa det maximala värdet av process-ID (PID) och kan nu användas för att begränsa det maximalt möjliga antalet processer som körs i den angivna namnrymden. Hanteringen av parametern utförs hierarkiskt, dvs begränsningar i externa namnrymder gäller för inre namnrymder.
  • Vid användning av systemanropet execveat för att starta en process kommer filsystemet /proc nu att visa namnet på den körda filen istället för filbeskrivarnumret.
  • I källkoden för kärnan (i katalogen samples/vfs) har ett verktyg för mountinfo lagts till, vilket demonstrerar användningen av systemanropen statmount() och listmount().
  • I BPF-undersystemet har nya funktioner bpf_local_irq_save() och bpf_local_irq_restore() föreslagits för temporär inaktivering av avbrott på den lokala CPU:n. Dessa funktioner kan användas för att implementera strukturer vars behandling inte avbryts av avbrott.
  • I systemanropet madvise() har frigöring av sidtabeller kopplade till det frigjorda adresseringsintervallet säkerställts vid användning av flaggorna MADV_DONTNEED och MADV_FREE, eftersom tomma sidor i minnet i vissa situationer kan ta upp betydande mängd minne.
  • För OpenRISC-arkitekturen har stöd för mekanismen för återstartbara sekvenser (rseq, restartable sequences) implementerats, avsedd för snabb atomär utförande av operationer som, vid avbrott från en annan tråd, rensas och får en ny försökskörning.
  • Koden har omorganiserats med implementering av algoritmerna CRC32 och CRC-T10DIF, vilket inte längre överlappar med kryptosystemet och anropas direkt från bibliotekets gränssnitt. Denna ändring har gjort det möjligt att förenkla koden och öka dess effektivitet.
  • I systemet för asynkron I/O io_uring har ett gränssnitt lagts till för att skicka ytterligare metadata om integritet vid utförande av läs- och skrivoperationer.
• Virtualisering och säkerhet
  • I systemanropet execveat har flaggan AT_EXECVE_CHECK lagts till, vilket möjliggör en kontroll av filens körbarhet utan faktisk körning, men med hänsyn till säkerhetspolicyer, åtkomsträttigheter och aktiva LSM-moduler. För användning tillsammans med AT_EXECVE_CHECK föreslås securebit-flaggorna SECBIT_EXEC_RESTRICT_FILE och SECBIT_EXEC_DENY_INTERACTIVE, som kan användas för att begränsa körning av skriptfiler i tolkningsspråk. Flaggan SECBIT_EXEC_RESTRICT_FILE ålägger länkare och tolkar att använda alternativet AT_EXECVE_CHECK för att verifiera körbarheten, medan flaggan SECBIT_EXEC_DENY_INTERACTIVE förbjuder hantering av interaktiva kommandon. Huvudidén med förändringen är möjligheten att tillämpa säkerhetspolicyer inte bara på traditionella körbara filer, utan även på textfiler med skript, som kan laddas genom tolkens körning (det vill säga ett förbud mot körning kan tillämpas inte bara vid körning av './script.sh' utan även vid utförande som 'sh script.sh').
  • På x86-system har stöd för säkrade tidsräknare implementerats för gästsystem, vilket förhindrar ändringar av systemtiden i gästsystemet från värdmiljön. Denna funktion genomförs med hjälp av AMD SEV (Secure Encrypted Virtualization), som används i virtualisering för att skydda virtuella maskiner mot ingrepp från hypervisor eller administratör av värdsystemet.
  • Det obligatoriska åtkomstkontrollsystemet SELinux har fått stöd för xperm-regler, vilket möjliggör koppling av SELinux-policys till specifika ioctl()-anrop eller netlink-meddelanden.
  • För att verifiera kärnmoduler med digital signatur används algoritmen SHA512 som standard istället för SHA1.
  • I drivrutiner för gästsystem har stöd för ARM64-arkitektur lagts till.
  • I hypervisorn KVM Arbetet med att implementera Intel TDX (Trusted Domain Extensions) för kryptering av minnet i gästsystem har fortsatt.
  • Stöd för felåterställningsläge har lagts till i virtio_blk.
• Nätverkssystemet
  • I RxRPC-protokollets implementation har möjligheten att använda större UDP-ramar lagts till för att öka bandbredden.
  • För TCP har stöd för algoritmen RACK-TLP lagts till för att identifiera paketförluster.
  • En ny sysctl-parameter tcp_tw_reuse_delay har lagts till, som fungerar i bindning till namnområdet (network namespace) och gör det möjligt att definiera fördröjningen innan systemet kan återanvända ett nätverksportnummer efter stängning av en TCP-socket.
  • Möjlighet att välja en noggrann tidleverantör (PTP) för att skapa tidsstämplar på PHY- och MAC-nivåer har lagts till.
  • För IPsec har stöd för mekanismen för aggregering och fragmentering av inkapslade IP-paket — IP-TFS/AGGFRAG (IP Traffic Flow Security/Aggregation and Fragmentation Mode for Encapsulating Security Payload) implementerats.
  • I nätverksocketsystemet har stöd för att överföra information om prioritet (SO_PRIORITY) i form av styrmeddelanden (cmsg — control messages) lagts till. För nätverksocketsystemet har alternativet SO_RCVPRIORITY lagts till, vilket inkluderar överföring av information om socketens prioritet i funktionen recvmsg().
• Utrustning
  • En drivrutin för amdxdna har lagts till för de NPU (Neural Processing Unit) som är integrerade i AMD:s CPU, baserade på XDNA-arkitekturen, avsedda för att påskynda operationer relaterade till maskininlärning. NPU baserade på XDNA-arkitekturen finns i serierna 7040 och 8040 av AMD Ryzen-processorer, AMD Alveo V70-acceleratorer och SoC AMD Versal.
  • I drivrutin i915 har identifieringarna för nya GPU:er lagts till, en hanterare för HDMI-initieringsfel har genomförts, och tillförlitligheten för återställning av GPU-motorer har förbättrats på Haswell och äldre system.
  • Arbetet med drm-drivrutinen (Direct Rendering Manager) Xe för GPU:er baserade på Intel Xe-arkitekturen har fortsatt, vilken används i Intel Arc-grafikkort och integrerad grafik, från Tiger Lake-processorer och framåt.
  • I drivrutinen Nouveau har möjligheten att överföra buffertar med loggar från GSP-RM via debugfs lagts till.
  • I AMDGPU-drivrutinen har stöd för DRM panic-mekanismen lagts till, som visar en variant av "blå skärm av död" vid krasch. Förberedelser för stöd för den framtida serien av Radeon RX 9000-grafikkort baserade på RDNA4-arkitekturen har fortsatt. Stödet för DCN 3.5, GG 9.5, IH 4.4, PSP 13.x, SMU 13.x, VCN 5.x, JPEG 5.x, GC 12.x, DC FAMS, RAS och ISP har uppdaterats.
  • Stödet för Qualcomm-plattformen SM6150 (QCS615) har lagts till i DRM-drivrutinen msm (GPU Qualcomm Adreno).
  • I DRM-drivrutinen panfrost har stöd för SoC MediaTek MT8188 med GPU Mali-G57 lagts till.
  • I DRM-drivrutinen vc4 har stöd för SoC Broadcom BCM2712 (Raspberry Pi 5) lagts till.
  • Stödet för chipen NVIDIA Grace Blackwell 200 har lagts till i vfio-drivrutinen nvgrace-gpu.
  • Drivrutinen för Intel THC (Touch Host Controller) har lagts till, vilket används för att interagera med pekskärmar och pekplattor på vissa bärbara datorer. Stöd för Wacom-enheter med PCI-gränssnitt har lagts till. Stöd för QH Electronics spelkontroller har lagts till.
  • Stöd för ARM-plattformar, SoC och enheter har lagts till: Qualcomm Snapdragon 8 Elite (SM8750), Qualcomm Snapdragon AR2 (SAR2130P), Qualcomm IQ6/IQ8, Snapdragon 425 (MSM8917), Samsung Exynos 9810, Blaize BLZP1600, Microchip SAMA7D65, Renesas R-Car V4H ES3.0, Renesas RZ/G3E. Stöd för SpacemiT K1 SoC baserat på RISC-V-arkitekturen har lagts till.
  • I ljudsubsystemet ALSA för MIDI 2.0 har API:erna rawmidi och sequencer utvidgats. Stöd för ASRC (Asynchronous Sample Rate Conversion) har lagts till i API:t för att hantera komprimeringsoperationer på ljudkortet.
  • Stöd för ljudsystem på enheter som Allwinner suinv F1C100s, Awinc AW88083, Realtek ALC5682I-VE, TAS2781, Focusrite Scarlett 4th Gen 16i16, 18i16 och 18i20 har lagts till. Stöd för SteelSeries Arctis 9 trådlösa hörlurar har lagts till.

Källa: opennet.ru