Utgivning av Linux-kärna 6.16

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds utgivningen av Linux-kärna 6.16. Bland de mest framträdande förändringarna finns: drivrutin för att accelerera OpenVPN, Kexec HandOver-mekanism, aktivering av fem nivåer av minnessidor som standard för x86, borttagning av DCCP-protokollet, blockdrivrutin för zloop, möjlighet att skicka core-dump via UNIX-socket, stöd för atomär skrivning i XFS, offload-behandling av ljud för USB-enheter, optimeringar i Ext4, virtuell drivrutin för TPM (Trusted Platform Module), fullständig implementering av Device Memory TCP, stöd för namnlösa kanaler i io_uring, förberedelse för integration av DRM-drivrutin för Asahi,

I den nya versionen har 15924 korrigeringar accepterats från 2145 utvecklare, patchstorleken är 50 MB (ändringarna berörde 13793 filer, 655451 rader kod lades till, 316441 rader togs bort). I den tidigare versionen var det 15945 korrigeringar från 2154 utvecklare, patchstorleken var 59 MB. Cirka 45% av alla förändringar i 6.16 är relaterade till enhetsdrivrutiner, ungefär 16% har att göra med uppdatering av kod specifik för hårdvaruarkitektur, 13% handlar om nätverksstacken, 4% handlar om filsystem och 3% handlar om interna kärnsystem.

Huvudsakliga nyheter i kärnan 6.16:

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • En zloop-drivrutin har lagts till för att skapa zonerade block-loopback-enheter som kan monteras i loop-läge. Drivrutinen emulerar funktionen hos vanliga blockenheter genom att använda flera filer från ett befintligt filsystem (en fil för att lagra varje zon). Denna funktion kan vara användbar för att testa filsystem, device mapper-hanterare och applikationer för deras stöd för zonerade enheter som tillämpar uppdelning i zoner av blockgrupper eller sektorer, där endast sequential data kan läggas till med uppdatering av hela blockgruppen.
  • I XFS-filsystemet har stöd för atomar skrivningar av stora datamängder implementerats - flera block kan nu skrivas i atomärt läge (antingen skrivs alla block framgångsrikt eller inget block skrivs).
  • I filsystemet Ext4 har prestandan för mekanismen "fast commit" ökat. Stöd för stora sidblad (large folios) för vanliga filer har lagts till, vilket i genomförda tester har ökat prestandan med 37 % vid intensiv sekventiell in- och utmatning. Stöd för atomära skrivoperationer som omfattar flera block har även lagts till.
  • I drivrutinen för filsystemet ext2 har stödet för mekanismen DAX, som möjliggör direkt åtkomst till filsystemet utan att gå via sidcache, deklarerats som föråldrat. Borttagning av DAX från drivrutinen ext2 är planerad till slutet av året. Som orsak nämns att drivrutinen ext2 betraktas som en stabil referensimplementation där specifika funktioner som inte fått tillräcklig spridning inte är acceptabelt.
  • Filsystemen OrangeFS, UFS, BFS och OMFS har uppdaterats till att använda det nya API:et för montering av partitioner.
  • I sysctl har inställningen vfs_cache_pressure_denom lagts till för att hantera antalet poster i "dentry"-cachen (det interna representationssystemet för katalogobjekt) under minnesbrist. Ju större värde som ställs in, desto fler poster kan tas bort från cachen (färre poster kommer att finnas kvar i cachen) vid minnesbrist.
  • I filsystemet Bcachefs har alternativet "rebalance_on_ac_only" lagts till, vilket förhindrar att ombalanseringsoperationer och bakgrundskomprimering utförs när systemet drivs av batteri. Operationerna för att ta bort snapshots och enheter har snabbats upp. Minnesanvändningen vid montering i endast läsläge har minskats. Möjligheten att köra vissa återställningsoperationer efter krascher i bakgrunden utan att stoppa arbetet i filsystemet har lagts till.
  • Strömstyrningssystemet har fått tillstånd att självständigt frysa filsystem och EFI-variabler för vilande och sömnlägen (om filsystemet redan har frysts av användarrumshanteraren så utförs ingen ny frysfunktion).
  • Möjligheten att öka prestandan för EROFS med hjälp av Intel:s inbyggda accelerator QAT (QuickAssist Technology) har lagts till, vilket erbjuder verktyg för att påskynda beräkningar relaterade till komprimering och kryptering.
  • I NFS har den maximala storleken på datamängden för läs- och skrivoperationer ökat från 1 till 4 MB (standardvärdet är 1 MB eftersom inte alla klienter stöder en större storlek).
  • Icke-privilegierade användare med CAP_SYS_ADMIN-rättigheter i ett separat användarnamnsnamn (user namespace), men utan utvidgade rättigheter i rotanvändarnamnsnamnet, får möjlighet att använda fanotify-mekanismen för att övervaka ändringar i filsystemen.
  • För filsystem som använder FUSE-understödet har funktionen för att rensa alla cacheade katalogposter (dentries) samtidigt lagts till. Stöd för stora sidblad har lagts till i FUSE-understödet.
  • I OverlayFS har stöd för att skapa datalager i icke-privilegierade namnrymder realiserats, där dataintegritetskontrollen baseras på dm-verity-modulen. Denna funktionalitet möjliggör kombinationen av pålitliga lager med metadata med icke-pålitliga datalager som hanteras i icke-privilegierade namnrymder.
• Minne och systemtjänster
  • En KHO-mekanism (Kexec HandOver) har lagts till för att starta ett nytt kärna från det gamla utan att förlora systemets tillstånd. Innan kontrollen överlämnas till den nya kärnan kan tillståndet för viktiga delsystem i kärnan serialiseras till ett minnesområde som inte påverkas av efterföljande operationer. Den nya kärnan återställer det serialiserade tillståndet när den får kontroll. Baserat på KHO utvecklas Live Update Orchestrator (LUO), vilket möjliggör omladdning av kärnan utan att stoppa enheternas arbete.
  • En ny parameter för kärnbygget CONFIG_X86_NATIVE har lagts till, vilket möjliggör användning av alternativet "-march=native" under kompileringen för att optimera med hänsyn till processorens kapabiliteter på den aktuella systemet.
  • Stöd för Intel APX-arkitekturens instruktioner (Advanced Performance Extension) har lagts till, som tillhandahåller 16 ytterligare allmänna register (utöver de 16 som redan finns), vilket gör det möjligt att använda färre minnesläsningar och skrivningar i koden för att öka prestandan och minska energiförbrukningen.
  • En automatisk inställning av minnesfördelningspolicy i NUMA-system har lagts till, där alla nodvikter omberäknas vid ny information om bandbredd under uppstart eller vid hotplugging av minne.
  • Implementeringen av futexer har fått stöd för en lokal hash-tabell för processer (local futex_hash_bucket), som i motsats till den tidigare stödda gemensamma hash-tabellen för alla processer, är lokal för enskilda processer och kan användas av alla trådar i denna process. Lokala hash-tabeller används endast för futex-operationen PROCESS_PRIVATE. Dessutom har den nya versionen lagt till stöd för alternativen FUTEX2_NUMA och FUTEX2_MPOL, vilket möjliggör påverkan på placeringen av futexer i minnet, för att placera dem närmare de processer som använder dem.
  • För x86_64-system har permanent stöd för fem-nivå minnestabeller aktiverats (parametern CONFIG_X86_5LEVEL, som styrde aktiveringen av fem-nivåtabeller, har tagits bort).
  • I drivrutinen intel_pstate, som hanterar energiförbrukningen (P-state) på system med Intel-processorer, har stöd lagts till för att schemaläggaren ska ta hänsyn till energiförbrukningen (EAS — Energy Aware Scheduling) på hybrida processorer, som kombinerar högpresterande och energieffektiva CPU-kärnor, såsom Intel Lunar Lake.
  • I sysfs har gränssnitt lagts till: '/sys/devices/system/cpu/cpuN/cpu_capacity' för att hämta information om olika CPUs kapabiliteter i hybrida processorer och '/sys/devices/system/cpu/cpuidle/intel_c1_demotion' för att styra möjligheten att hålla CPU i ett mer presterande tillstånd, även om kärnan försöker överföra CPU till ett lägre energiförbrukningstillstånd (till exempel kan kärnan begära övergång till energiförbrukningstillståndet C6, men firmware vid hög intensitet av CPU-väckning kan hålla den i tillståndet C1).
  • För ARM64-arkitekturen har stöd för en lat upphävning av uppgifter (PREEMPT_LAZY, lazy preemption) lagts till, vilket motsvarar full upphävning ('full preemption') för realtidsuppgifter (RR/FIFO/DEADLINE), men fördröjer upphävningen av vanliga uppgifter (SCHED_NORMAL) tills tick-gränsen.
  • För ARM64-arkitekturen har stöd lagts till för användning av SME-tillägg (Scalable Matrix Extension), som aktiveras via parametern CONFIG_ARM64_SME.
  • Ändringarna från Rust-for-Linux-grenen som rör användningen av Rust som ett andra språk för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler har fortsatt (stöd för Rust är inte aktiverat som standard och gör inte att Rust inkluderas bland de obligatoriska byggberoendena för kärnan). För moduler skrivna i Rust har möjligheten att använda configfs angetts. Abstraktioner nödvändiga för utveckling av grafiska drivrutiner har lagts till. Möjligheterna hos modulerna alloc, time, str, list, workqueue och page har utvidgats. Stöd för makrot "assert!" i tester baserade på KUnit har lagts till. En uppsättning abstraktioner för att hantera CPU-frekvens och användningen av API:er relaterade till energihantering har lagts till. Stöd för datatypen 'xarray' har lagts till.
  • För RISC-V-arkitekturen har implementeringen av systemanropet getrandom() överförts, optimerat med hjälp av mekanismen vDSO (virtual dynamic shared object), vilket gör det möjligt att överföra systemanropshanteraren från kärnan till användarrummet och undvika kontextväxlingar. Tester har visat att optimeringen har ökat hastigheten för att få slumpmässiga nummer 17 gånger. Stöd för vektorextensionerna Zicbop, Zabha och Svinval, som används i SiFive-processorer, har också implementerats för RISC-V.
  • För LoongArch-arkitekturen har gränsen för antalet CPU:er i systemet höjts från 256 till 2048. Stöd för multitasking-planeraren SCHED_MC (Multi-core) har lagts till.
  • Möjligheten att använda Unix-sockets för överföring av filbeskrivare har lagts till. Applikationer kan använda flaggan SO_PASSRIGHTS i setsockopt() för att stänga av denna möjlighet.
  • Möjlighet till mappning av ringbufferten, som används för spårning av kärnans arbete, till användarutrymmets minne har tillhandahållits.
  • Crash-dump-hanterare, som används för att generera problemrapporter efter kärnans krasch, kan nu utnyttja de LUKS-nycklar som den kraschade kärnan använde för att spara crash-dumpar i krypterade filsystem.
  • I det asynkrona I/O-systemet io_uring har operationen IORING_OP_PIPE lagts till för att skapa namnlösa kanaler, vilket liknar systemanropet pipe2, förutom att det stödjer fasta filbeskrivare.
  • En kommandoradoption för kärnan har lagts till, "rt_group_sched", för att hantera aktiveringen av schemaläggaren för realtidsgrupper (SCHED_RR). Alternativet liknar inställningen RT_GROUP_SCHED i Kconfig.
  • För enheter baserade på CXL-bussen (Compute Express Link), som används för att organisera högpresterande interaktion mellan CPU och minnesenheter, har stöd för RAS-tillägg (Reliability, Availability, Serviceability) implementerats, vilket möjliggör olika metoder för felidentifiering och korrigering. CXL gör det möjligt att ansluta nya minnesområden som tillhandahålls av externa minnesenheter och använda dem som ytterligare resurser i det fysiska adressutrymmet för att utöka systemets RAM (DDR) eller icke-flyktigt minne (PMEM).
  • Den nödvändiga minimiversionen av GCC för att bygga kärnan har höjts till GCC 8 för alla architekturer. Nu krävs även minst version 2.30 av paketet binutils för byggandet.
  • Systemanropet uselib() har tagits bort, som länge har förklarats som föråldrat, och istället används mmap() för gemensam tillgång till delade bibliotek av program.
• Virtualisering och säkerhet
  • Inledande stöd har lagts till för att använda mekanismen Intel TDX (Trusted Domain Extensions) för att skydda gästsystem som körs under hypervisorn KVM, från ingripande och analys från administratören av värdsystemet och fysiska angrepp på hårdvaran. Skyddet säkerställs genom minneskryptering. virtuella maskiner.
  • En virtuell TPM-drivrutin (Trusted Platform Module) har lagts till, vilket möjliggör för virtuella maskiner att interagera med TPM-enheter som emuleras av SVSM-modulen (Secure VM Service Module).
  • Möjligheten att använda GCC-pluginen randstruct, som randomiserar layouten av datastrukturer under kompileringen för att komplicera exploitering av sårbarheter, har återställts.
  • Stöd för att använda IMA-teknologin (Integrity Measurement Architecture) för integritetskontroll vid uppstart av nya kärnor med systemanropet kexec har lagts till.
  • Arbete har genomförts för att minska påverkan på prestandan av att använda SELinux. För att påskynda arbetet har en cache med resultat av tillgångskontroller till kataloger lagts till. Genom genfscon-regler har möjligheten att använda masker lagts till.
  • I koden för interaktion med EFI har möjligheten att inkorporera SBAT-sektionen (UEFI Secure Boot Advanced Targeting) med metadata om återkallade versioner av bootkomponenter lagts till.
  • I de laddade modulerna har sektionen ".static_call_sites" överförts till skrivskyddat läge efter att initialiseringen har slutförts.
  • För 64-bitars ARM-system har hypervisorn KVM fått stöd för inbäddad virtualisering (avstängd som standard).
  • I hypervisorn KVM har stabilt stöd för RISC-V-arkitekturen deklarerats.
• Nätverkssystemet
  • Drivrutinen ovpn har inkluderats, vilket avsevärt förbättrar prestandan för OpenVPN genom att flytta krypteringsoperationer, paketbehandling och kommunikationskontroll till Linux-kärnan. Drivrutinen eliminerar overhead kopplad till kontextbyten, möjliggör optimering genom direkt tillgång till kärnans interna API och utesluter långsam dataöverföring mellan kärnan och användarutrymmet (kryptering, avkryptering och routning utförs av modulen utan att skicka trafik till en hanterare i användarutrymmet). till kärnan för att eliminera onödiga kontextbyten.
  • I Device Memory TCP-mekanismen har stöd för att skicka data från enhetsminnet (TX path) lagts till. Tidigare var funktionaliteten begränsad till att ta emot data (RX path) för att förenkla integrationen av Device Memory TCP i kärnan. Device Memory TCP gör det möjligt att använda nätverks-sockets för direkt överföring av innehållet i minnet från den perifera enheten över nätverket (zero-copy-läge), samt direkt placering av innehållet i nätverkspaketen i enhetsminnesområdet på mottagarens sida. Data som överförs i paketen skickas från nätverkskortet till minnet på den perifera enheten (DMABUF), till exempel till GPU-minnet, eller direkt från enhetsminnet till nätverkskortet, utan att gå via CPU, och pakethuvudena hamnar i vanliga kärnbuffrar.
  • Möjlighet har givits att skicka innehållet i core-dump genom socket AF_UNIX, vilket möjliggör skapandet av mer säkra core-dump-hanterare i användarutrymmet som inte är beroende av att kärnan anropar privilegierade processer.
  • Stödet för nätverksprotokollet DCCP (Datagram Congestion Control Protocol) har tagits bort, eftersom det inte har fått spridning och har varit utan underhåll i kärnan i fem år. Borttagningen av DCCP från kärnan kommer att eliminera hinder för att omarbeta datastrukturen inet_connection_sock för att öka effektiviteten i TCP-stacken. Stödet för netfilter-moduler för DCCP-paketfilter har bevarats.
  • För att förenkla felförvaltning vid användning av sockets kan kärnan nu överföra pidfd för redan avslutade processer (pidfd kopplas till specifika processer och till skillnad från pid återförs det inte).
  • Med hjälp av BPF kan man nu skapa hanterare för paketköer i nätverksstacken (qdiscs) för att påverka ordningen av nätverkspaket.
  • I nätverksfilsystemet AFS har GSSAPI (Generic Security Services API) introducerats för att hantera kryptering av anslutningar till servrar YFS och OpenAFS.
  • En stor mängd optimeringar har genomförts. Organisationen av lås för IPv6-routingtabeller har omarbetats (vissa operationer med rutter utförs nu upp till 3 gånger snabbare). Programmatisk beräkning av checksummor crc32c har snabbats upp. GRO-motorn för tunneltrafik med UDP har också blivit 10% snabbare. Automatisk justering av mottagarens buffert för TCP har förbättrats och de standardmässigt tillämpade begränsningarna har höjts (i genomförda tester ökade bandbredden för enstaka flöden genom 200 Gbs-kanalen med 60%).
  • Netfilter har fått möjligheten att använda masker i namnen på nätverksenheter som används i netdev och flowtable. Informationen om anslutningsspårning (conntrack) har integrerats i nft trace-infrastrukturen. Utdragning av tabeller för anslutningsspårning (conntrack) genom procfs har snabbats upp.
• Utrustning
  • Stöd för avlastning av ljudströmmande bearbetning till USB-ljudenheter har lagts till (USB audio offload). Denna ändring gör det möjligt att avsevärt minska energiförbrukningen för bärbara enheter genom att fortsätta bearbeta ljudströmmen medan resten av systemet är i viloläge. Tidigare fanns en specifik implementering av ljudoffload för USB-enheter i kärnor för Android-plattformen, men nu finns en universell implementering i huvudkärnan som kan användas av alla projekt.
  • Integration of Nova driver components for NVIDIA GPUs equipped with GSP firmware, used starting from the NVIDIA GeForce RTX 2000 series based on the Turing microarchitecture, has been continued. The driver is written in Rust. In addition to the nova-core component added in the previous release, which implements a basic level of abstractions over the GSP firmware API, version 6.16 includes the initial implementation of the nova-drm (Direct Rendering Manager) DRM driver for interaction with the GPU from user space.
  • The process of promoting the Asahi DRM driver for Apple AGX GPUs, used in Apple Silicon chips, has begun. The driver is written in Rust. At this stage, only the header files with UAPI from the Asahi driver, necessary for Mesa, are included in the kernel, and the main code of the Asahi driver will be integrated later.
  • Support for NVIDIA Hopper and Blackwell family GPUs has been added to the Nouveau driver.
  • Work has continued on the Xe DRM driver (Direct Rendering Manager) for GPUs based on the Intel Xe architecture, which is used in Intel Arc graphics cards and integrated graphics starting from Tiger Lake processors. The ability to use different firmware files for different Intel GPU families has been added.
  • The AMDGPU driver has implemented support for the 'usermode queue' mechanism, allowing the creation of custom work queues in user space and sending them directly to the GPU without referring to the kernel scheduler. Support for 'usermode queue' is enabled for Navi 4X and GFX 12 GPUs.
  • Support for audio systems has been added, including Intel WCL (Whiskey Lake), AMD ACP 7.x (Audio Co-Processor), Cirrus Logic CS35L63 and CS48L32, Everest Semiconductor ES8375 and ES8389, Pioneer DJM-V10, Longsoon-1 AC’97, NVIDIA Tegra264, Richtek ALC203, RT9123 and Rockchip SAI, as well as new Intel AVS platforms.
  • Support for ARM platforms, SoCs, and devices has been added: Samsung Exynos7870, Qualcomm Snapdragon X1P42100, Qualcomm MSM8926, RK3562, NXP i.MX94, Renesas RZ/V2N, Amlogic S6/S7/S7D, WonderMedia wm8950, Amlogic s805y, Allwinner A523, Toradex Verdin AM62P, ROCK 5B+, Nitrogen8M Plus, Retronix R-Car V4H Sparrow Hawk, MT8186 Ponyta Chromebook, VIA APC Rock/Paper, Renesas rz/t2h, ASUS Transformer Pad LTE TF300TL, LG Nexus 4, Google Pixel 4a, Raspberry Pi 2.
  • The driver for video capture boards based on STA2X11 chips has been removed.

Samtidigt har den latinska fri programvara stiftelsen skapat en helt fri kärnversion 6.16 — Linux-libre 6.16-gnu, rensad från element av firmware och drivrutiner som innehåller icke-fria komponenter eller kodavsnitt vars användning är begränsad av tillverkaren. I version 6.16 har belastningen av blobbar i nya Intel qat 6xxx crypto, ST vd55g1 sensor, ath12k AHB wifi, Aeonsemi AS21xxx och MediaTek 25Gb Ethernet drivrutiner neutraliserats. Namnen på blobbarna i dts-filer (devicetree) för ARM-chip från Qualcomm och MediaTek har rensats. Koden för att rensa blobbarna i drivrutinerna för Nova Core, Nouveau, Realtek r8169 Ethernet, Qualcomm Iris, Venus, Mediatek mt7996 wifi, Qualcomm ath11k och ath12k wifi, Texas Instruments tas2781 och Renesas R-Car gen4 PCIe har uppdaterats.

Källa: opennet.ru