Uppdatering av Linux-kärna 6.17

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds lanseringen av kärnan Linux 6.17. Bland de mest anmärkningsvärda ändringarna finns: förbättrad prestanda för Btrfs, systemanropen file_getattr() och file_setattr(), enhetliggöring av en- och flerkärniga konfigurationer i schemaläggaren, modulen DAMON_STAT med statistik över minnesåtkomst, stöd för live-patching på ARM64-system, skickande av core-dumpar via socket AF_UNIX, begränsning av SCHED_EXT via cgroup, förenklad konfiguration av skydd mot sårbarheter i CPU, byggnation i Clang med initialisering av variabler på stacken, skydd mot manipulering av /proc, utvidgning av RV (Runtime Verification) undergruppen, begränsning av sockets AF_UNIX via AppArmor och algoritmen för TCP-överbelastningskontroll DualPI2.

I den nya versionen har 14334 correctioner accepterats från 2118 utvecklare, patchens storlek är 46 MB (ändringarna berörde 12841 filer, 646654 kodrader lades till, 398782 kodrader togs bort). I den föregående versionen fanns det 15924 correctioner från 2145 utvecklare, patchens storlek var 50 MB. Ungefär 43% av alla ändringar i 6.17 rör enhetsdrivrutiner, cirka 12% av ändringarna handlar om uppdatering av arkitektur-specifik kod, 14% avser nätverksstacken, 4% rör filsystem och 3% interna kärnunder system.

De huvudsakliga nyheterna i kärnan 6.17 (1, 2, 3):

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • I Btrfs har stöd för stora sidblads minnen (large folios) lagts till på experimentell basis, vilket minskar overhead och förbättrar prestanda för flera operationer. Cache-lagring av begärningar till bitmap-kartor för ledigt utrymme har implementerats, vilket har ökat prestanda vid skapande av tomma filer med 20%. Förbättrad funktionalitet för förhandsläsning i system som använder datakomprimering. Nycklar i strukturen XArray placeras tätare, vilket har ökat kompaktiteten i lagring av extens-noder och minskat antalet terminalnoder med 50-70%. Ytterligare inställningar för användning av komprimering i defragmenterade extens har tillhandahållits.
  • I ext4-filsystemet har stöd för buffrad I/O med flaggan RWF_DONTCACHE lagts till, där data tas bort från sidcache direkt efter att operationen har avslutats.
  • I EROFS-filsystemet har stöd för komprimering av metadata implementerats.
  • NFS-servern kan nu delegera skrivoperationer till klienter som öppnar filer i skrivskyddat läge.
  • I systemanropet fallocate() har flaggan FALLOC_FL_WRITE_ZEROES lagts till, vilket gör det möjligt att fylla ett angivet område i filen med nollor, genom att använda kommandot WRITE_ZERO som stöds av vissa SSD-enheter, vilket möjliggör nollställning utan in- och utdataoperationer. Alternativet är för närvarande endast tillgängligt i filsystemet ext4.
  • Systemanropen file_getattr() och file_setattr() har lagts till för att manipulera attributen för inode i en angiven fil.
  • Drivern "pktcdvd" för arbete med optiska medier i paketläge har tagits bort, vilket markerats som föråldrat sedan 2016.
  • Filsystemet Bcachefs i Linux-kärnan har övergått till extern underhållsmodus, vilket innebär att inga fler ändringar kommer att tas in i den primära kärnan för Bcachefs, samtidigt som detta filsystem behålls i källkoden för kärnan. Utvecklingen av Bcachefs kommer att fortsätta utanför kärnkodbasen tills Kent Overstreet kan bevisa korrekt samarbete med andra kärnutvecklare och förmågan att följa etablerade utvecklingsregler.
• Minne och systemtjänster
  • Stödet för enspråkiga konfigurationer har tagits bort från schemaläggaren. På system med en processor bör nu kärnor som är byggda för multiprocessorsystem (SMP) användas. Koden för enspråkiga och multiprocessorsystem har enhetliggjorts och befriats från onödiga bindningar till kärnparametern CONFIG_SMP.
  • Kärnmodulen DAMON_STAT (Data Access Monitoring Results Stat) har lagts till, vilket gör det möjligt att övervaka åtkomst till det operativa minnet med hjälp av DAMON (Data Access MONitor) underhållssystemet. Modulen ger statistik om inaktivitet (memory_idle_ms_percentiles) och förväntad minnesbandbredd (estimated_memory_bandwidth).
  • Stöd för Live-patchar, vilket gör det möjligt att tillämpa korrigeringar på Linux-kärnan i realtid, utan omstart och nedstängning av systemet, har implementerats på system med ARM64-arkitektur.
  • I det minimalistiska C-biblioteket nolibc, som levereras med källkoden för Linux-kärnan och tillhandahåller ett gränssnitt över grundläggande systemanrop, har stöd för SuperH-, x32-, MIPS n32- och MIPS n34-arkitekturer lagts till.
  • Möjligheten att skicka innehållet i core-dumpar via socket AF_UNIX har utökats, vilket gör det möjligt att skapa mer säkra core-dumpbehandlare i användarutrymmet, oberoende av att kärnan anropar privilegierade processer. Den nya versionen inkluderar ett protokoll för att skapa servrar, som kan hantera behandlingen av core-dumps på nivån av individuella uppgifter. Till exempel kan core-dumps ignoreras för vissa processer, medan de för andra kan överföras via socket. En prototyp av servern för hantering av core-dumps har förberetts särskilt.
  • Ett nytt alternativ för kommandoraden i kärnan "crashkernel=size,cma" har lagts till för att reservera minne genom CMA (Contiguous Memory Allocator) för att spara kärnans crash-dump.
  • Möjligheterna hos pidfd-mekanismen har utvidgats, vilket gör det möjligt att använda identifierare kopplade till specifika processer och som, till skillnad från pid, inte kan tilldelas om. Det har lagts till möjlighet att binda utökade attribut till pidfd från användarrummet. Öppning av filbeskrivare för pidfd tillåts genom funktionen open_by_handle_at() utan att binda till filsystemet. Intern information som skapats av kärnan tillsammans med pidfd kopplas nu till processen snarare än pidfd och sparas mellan återöppningar av samma process.
  • BPF-subsystemet har fått funktionen bpf_cgroup_read_xattr() för att läsa utökade filattribut. Möjligheten att använda typiska strängoperationer i BPF-program, såsom bpf_strcmp, bpf_strnchr, bpf_strchrnul, bpf_strlen och bpf_strspn, som arbetar i läsläge har tillhandahållits. Det har även lagts till möjlighet att använda standard strömmarna stdout och stderr för interaktion med komponenter i användarrummet. För system baserade på LoongArch-arkitekturen har BPF implementerat möjlighet för dynamisk kodmodifiering, mekanismen "BPF trampoline" (som minskar overhead vid samtal mellan kärnan och BPF-program) och körning av program som använder struct_ops för att skapa funktionhandlers för kärnan via BPF.
  • I tidshanteringssystemet har stöd för hjälptimmar (auxiliary) införts, som inte är kopplade till de vanliga systemtimmarna och går i sin egen takt (tidigare gick alla klockor med samma takt och skilde sig endast åt i offset).
  • Initialt stöd för proxy-körning (Proxy Execution) har lagts till för att mildra problem med prioriteringsinversion. Proxy-körning tillåter en uppgift som väntar på att en lås ska släppas att överföra sin körkontext till uppgiften som håller låsen för att snabba på frigörandet av denna lås.
  • Fortsatt överföring av ändringar från Rust-for-Linux-grenen relaterade till användningen av Rust som andraspråk för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler (Stödet för Rust är inte aktiverat som standard och gör inte Rust till ett obligatoriskt byggberoende för kärnan). Abstraktioner för hantering av spännings- och strömregulatorer, firmwareegenskaper, I/O-resurser och I/O-minne har lagts till. Makrot "warn_on!()" har implementerats. UserPtr-typ för pekare i användarutrymme har lagts till. Funktionaliteten hos modulerna workqueue, uaccess, dma, time och list har utvidgats. En ny modul ‘bits’ med funktionerna ‘bit’ och ‘genmask’ har lagts till.
  • Koden för beräkning av CRC-kontrollsummor har omarbetats och nya anrop för att generera SHA-1- och SHA-2-hashar har lagts till. Arkitekturspecifika optimeringar har lagts till. Prestandan för funktionen crc32c() har förbättrats på nya x86_64 CPU:er som stöder VPCLMULQDQ-tillägget (Vector Carry-Less Multiplication of Quadwords).
  • För S390-system har stöd för utslagning till växlingsutrymme och migration av stora minnessidor (transparent huge page) implementerats.
  • Möjlighet att justera aggressiviteten vid frigöring av minnessidor (proactive-reclaim) vid brist på minne kopplad till specifika NUMA-noder har lagts till, vilket gör det möjligt att tilldela NUMA-noder där mer aktiv frigöring av minne ska tillämpas. Till exempel, "echo "512M swappiness=10" > /sys/devices/system/node/node1/reclaim".
  • I SCHED_EXT-mechanismen, som möjliggör användning av BPF för att skapa CPU-schemaläggare, har möjligheten att styra bandbredd genom cgroup lagts till. Till exempel kan parametern cpu.max användas för att begränsa belastningen på CPU.
  • Automatisk montering av den virtuella filsystemet tracefs i katalogen /sys/kernel/debug/tracing har förklarats som föråldrad, och istället bör /sys/kernel/tracing användas.
• Virtualisering och säkerhet
  • Möjlighet till aktivering har lagts till. skydd mot sårbarheter i CPU genom val av blockerade attackvektorer. i stället för att ange specifika sårbarheter i inställningarna. Blockeringsmetoder väljs beroende på typen av isoleringsbrott: mellan användaren och kärnan (user-kernel), mellan användaren och en annan användare (user-user), mellan gästsystemet och värdmiljön (guest-host), mellan olika gästsystem (guest-guest) och mellan olika trådar (cross-thread). Den föreslagna metoden gör det möjligt att aktivera skydd endast mot de klasser av sårbarheter som verkligen oroar användaren. Till exempel kan ägare av molnmiljöer aktivera lägena guest-host och guest-guest, varefter metoder för skydd mot sårbarheterna BHI, GD, L1TF, MDS, MMIO, Retbleed, RFDS, Spectre_v2, SRBDS, SRSO och TAA aktiveras.
  • Stöd för kompilatorn Clang har lagts till med aktivering av läget för att spåra stackdjup, där alla variabler som lagras på stacken initieras. Initieringen görs för att förhindra informationsläckor från kärnan genom icke-initierade variabler som kan innehålla rester av tidigare lagrade data på stacken. Tidigare stödde liknande funktionalitet användningen av GCC-plugin STACKLEAK.
  • Skydd mot attacker som manipulerar filsystemet /proc genom montering i "bind"-läge har lagts till. Inode-nummer för roten av /proc är nu fast (PROCFS_ROOT_INO) och kan kontrolleras av processen i användarutrymmet.
  • I RV (Runtime Verification) subsystemet, som är avsett för att verifiera korrekt drift av högpålitliga system, har en komponent för övervakning av rtapp (Real-time application monitor) lagts till för att spåra typiska problem i applikationer som körs i realtid, samt komponenterna rp, sssw och opid för att testa schemaläggaren. Möjligheten att skapa övervakningskomponenter som använder linjär tidslogik för att bestämma beteendemodellen istället för en deterministisk automat har implementerats. Verifieringen sker under körning genom att koppla handler till spårningspunkter som jämför den faktiska körningen med en fördefinierad referensmodell som definierar det förväntade beteendet hos systemet.
  • Stöd för åtkomstkontroll av AF_UNIX-sockets har lagts till i AppArmor-systemet.
  • I KVM-hypervisorn på ARM-system har stöd för GICv5 avbrottskontroller implementerats.
  • Inställningen CONFIG_KVM_IOAPIC har lagts till, vilket möjliggör avstängning av stödet för emulering av APIC, PIC och PIT i KVM.
  • Skydd mot sårbarheten VMSCAPE har lagts till.
  • Ioctl-kommandot FS_IOC_GETLBMD_CAP har lagts till för att hämta information om användningen av integritetsskydd för filer från användarrummet.
  • Gränssnittet /sys/fs/selinux/user har förklarats som föråldrat, och en fem sekunders fördröjning införs med en varning i loggen vid åtkomst.
• Nätverkssystemet
  • I implementationen av PSE-teknologin (Power Sourcing Equipment), som används för att ge ström över Ethernet till enheter som IP-kameror och trådlösa åtkomstpunkter, har stöd för anpassningsbara strategier för kraftbudgetbedömning lagts till (total tillgänglig ström). Sådana strategier gör det möjligt att bestämma vilka portar som bör stängas av först för att undvika överbelastning.
  • I implementationen av MCTP-protokollet (Management Component Transport Protocol) har stöd för routing av paket till externa noder via mellanliggande noder (gateway-routing) lagts till. Till exempel kan nedanstående regler användas för att styra paket till noden med ID 10 (Endpoint ID 10) via enhet mctpi2c0, som använder adressen 0x1d, direkt ansluten till noden med ID 9. mctp route add 9 via mctpi2c0 mctp neigh add 9 dev mctpi2c0 lladdr 0x1d mctp route add 10 gw 9
  • För UNIX-sockets (AF_UNIX) har alternativet SO_INC implementerats, och för VSOCK-adressfamiljen alternativet SIOCINQ. Implementerade alternativ är liknande alternativet TCP_INQ för TCP och gör det möjligt att få information om antalet byte som är tillgängliga för läsning i socket genom en styrmeddelande.
  • För TCP har strikt efterlevnad av den deklarerade fönsterstorleken för mottagning införts, vilket definierar storleken på de data som får skickas innan ACK-bekräftelse från den andra sidan mottas. Tidigare fortsatte kärnan att bearbeta data som kom in över den deklarerade mottagningsfönsterstorleken, men kommer nu att sluta med detta.
  • I MPTCP (Multipath TCP) har möjligheten att använda socketalternativet TCP_MAXSEG för att begränsa den maximala storleken på skickade segment lagts till. MPTCP är en utvidgning av TCP-protokollet för att möjliggöra paketleverans över flera vägar samtidigt via olika nätverksgränssnitt knutna till olika IP-adresser.
  • Stöd för TCP DualPI2 överbelastningskontrollalgoritmen (RFC 9332) har lagts till, vilket möjliggör användning av skalbara överbelastningskontrollörer för trafik med höga krav på kvaliteten (t.ex. TCP-Prague och DCTCP) utan att påverka prestandan för klassisk trafik, där sådana överbelastningskontrollörer som Reno och Cubic används.
  • Sysctl "force_forwarding" har lagts till, genom vilket trafikdirigering kan aktiveras på valda nätverksgränssnitt med IPv6.
  • Stödet för SACK (Selective Acknowledgment) algoritmen för paketförlust, som beskrivs i RFC 6675, har tagits bort. Denna algoritm förklarades som föråldrad 2018. För att fastställa TCP-paketförlust rekommenderas att använda RACK-TLP-algoritmen.
• Utrustning
  • Arbetet med drm-drivrutinen (Direct Rendering Manager) Xe för GPU baserade på Intel Xe-arkitekturen, som används i Intel Arc-grafikkort och integrerad grafik med start från Tiger Lake-processorer, har fortsatt. Den nya versionen har nu som standard stöd för chip baserade på Panther Lake mikroarkitektur och stöd för WildCat Lake mikroarkitektur har lagts till.
  • I AMDGPU-drivrutinen för GPU GFX9.x är stöd för Cleaner Shader-mekanismen implementerad, vilket säkerställer att GPU-minnet rensas innan det återanvänds för att förhindra dataläckage från andra processer. Stödet för viloläge har förbättrats. Möjligheten att övergå till vilotillstånd i miljöer med AMD SR-IOV har lagts till. Belysningshanteringen har också förbättrats.
  • I i915-drivrutinen har stöd för drm_panic-mekanismen implementerats, som vid fel visar en liknande "blå skärm av död". Stöd har lagts till för bildskärmskontrollern som används i Wildcat Lake-familjens chip.
  • Integration av Nova-drivrutinens komponenter för NVIDIA GPU:er med GSP-firmware, som används från NVIDIA GeForce RTX 2000-serien baserad på Turing-arkitekturen, har fortsatt. Drivrutinen är skriven i Rust. Den nya versionen innehåller en abstraheringsnivå för DMA-arbete, en VBIOS-parser har implementerats, kod för att konfigurera framebuffer har lagts till, och stöd för snabbstart i Falcon-läget har säkerställts.
  • I adreno-drivrutinen har stöd för Qualcomm Adreno x1-45 och x1-85 GPU lagts till.
  • I msm-drivrutinen har stöd för Adreno SM8750 GPU och minnesmappning (VM_BIND) lagts till.
  • I panfrost-drivrutinen har stöd för Mali GPU:er, som används i Mediatek mt8370 SoC, lagts till.
  • I drivrutinen lima har stöd för GPU:er som används i SoC Rockchip RK3528 lagts till.
  • Drivrutinen mtd (Memory Technology Devices) för åtkomst till NVM-minnet som är integrerat i Intel GPU:er har lagts till.
  • Stöd för ljudsystem ASoC IMX WM8524, AMD ACP7.2, SoundWire ACP 7.1, Fairphone 4 & 5, Qualcomm QCS8275, Framework Laptop 13 (AMD Ryzen AI 300), CS35L41 HDA (används i ASUS-laptops), Richtek RTQ9124, TI TAS5753, HP EliteBook x360 830 G6, EliteBook 830 G6, LG 16Z90R-A, HP 15-fc000 har lagts till. Koden för HD-ljud har omorganiserats.
  • Stöd för ARM-plattformar, SoC och enheter har lagts till: NVIDIA Tegra264, Marvell PXA1908 (den första 64-bitarschipet från Marvell för smartphones), CIX P1, Axiado AX3000, Sophgo SG2000 (kombinerar ARM- och RISC-V-kärnor), Mediatek mt6572, exynos2200 (används i Samsung Galaxy S22), Renesas R-Car V4M-7, TI am62d2 och Sophgo sg2042, laptops baserade på Mediatek mt8186 och Qualcomm Snapdragon X1, smartphones och surfplattor baserade på SoC mt6572, tegra30 och msm8976.

Samtidigt har den latinamerikanska stiftelsen för fri programvara skapat en version av det helt fria kärnet 6.17 — Linux-libre 6.17-gnu, rensat från firmware och drivrutiner som innehåller oberoende komponenter eller kodavsnitt vars användning är begränsad av tillverkaren. I version 6.17 har koden för rensning av blobbar i drivrutinerna amdgpu, prueth, iwlwifi, btusb, pci mhi host, adreno a6xx, nova-core och Intel AVS uppdaterats. Blobbenamn har rensats i dts-filer (devicetree) för ARM-chips och Intel IPU7. Laddning av blobbar i nya pci hda-drivrutiner har neutraliserats. Rensningen av blobbar i QLogic infiniband-drivrutinen, som tagits bort från kärnan, har upphört.

Källa: opennet.ru