Kärnutgåva Linux 7.2

Efter två månaders utveckling släppte Linus Torvalds kärnan. Linux 7.2. Bland de mest anmärkningsvärda förändringarna: USB4STREAM-dataströmningsmekanism, prestandaoptimeringar för btrfs, xfs och ext4, fortsatt borttagning av kod för i486 CPU-stöd, möjligheten att skapa kapslade SCHED_EXT-schemaläggare, minskad minnesförbrukning i swap-undersystemet, accelererade namnlösa pipes, stöd för Intel MBEC- och AMD GMET-tillägg i KVM, borttagning av AppleTalk-protokollet, initialt stöd för HDMI 2.1 FRL i AMDGPU-drivrutinen.

Viktigaste nya funktioner i kärna 7.2 (1, 2, 3):

• Diskundersystem, I/O och filsystem
  • I iomap-mekanismen har ett extra anrop till memset-funktionen för redan slutförda iterationer i iomap_iter()-funktionen tagits bort, vilket, med hög I/O-intensitet på snabba NVMe-enheter, ökade antalet in-/utmatningsoperationer per sekund (IOPS) med 5 % i de tester som utfördes med filsystemen ext4 och xfs.
  • XFS har deklarerats stabilt för stöd av zonerade lagringsenheter (uppdelning av grupper av block eller sektorer i zoner, i vilka endast sekventiella tillägg av data är tillåtna, vilket uppdaterar hela blockgruppen).
  • Btrfs stöder nu stora folios som standard, vilket minskar overhead och förbättrar prestandan under intensiv sekventiell I/O. Experimentellt stöd för enorma folios (upp till 2 MB) har lagts till. En ny ioctl, GET_CSUMS, har lagts till för att hämta kontrollsummeinformation i användarutrymme, till exempel för mkfs-verktyget och dedupliceringsoptimering. Prestandan för sekventiell skrivning har ökat med 15 % och prestandan för direkt I/O med 59 %.
  • Ext4-filsystemets "fast commit"-mekanism har omdesignats avsevärt för att eliminera konkurrens och dödlägen. Export av statistik för inode-snapshots har lagts till via /proc/fs/ext4/*/fc_info. Prestandan för beräkning av kataloghash har optimerats (nästan fördubblat hastigheten för namn på 255 tecken, 27 % för namn på 64 tecken och 11 % för namn på 32 tecken).
  • F2FS stöder nu fserror-felretur, vilket gör att filsystemproblem kan övervakas från användarutrymmet. Tiden som läggs på avbrottshantering har minskats.
  • En ny dm-inlinecrypt-hanterare har lagts till i Device Mapper (DM) för transparent kryptering och dekryptering av blockenheter med hjälp av hårdvaruenheter med inline-krypteringsfunktionalitet.
  • Dokumentation om hur man lägger till nya filsystem i kärnan har tillhandahållits.
  • I NFS har standardblockstorleken ökats till 4 MB på system med minst 16 GB RAM (du kan använda /proc/fs/nfsd/max_block_size för att manuellt ändra blockstorleken). Stöd för katalogdelegering har lagts till, vilket gör att operationer med en given katalog kan utföras under en viss tidsperiod utan att kontrollera om det finns tillståndsändringar på server.
  • SMB-servern stöder nu filer som lagras i komprimerad form, såväl som datakomprimering under överföring över nätverket.
  • Den nya NTFS-implementeringen (ntfsplus) lägger till stöd för symboliska länkar. Windows och korrekt hantering av många typer av metadatakorruption säkerställs.
  • fscache-backend för cachning av EROFS-data (Enhanced Read-Only File System), som föråldrades för två år sedan, har tagits bort.
  • Ceph FS stöder nu manuell återställning av klientsessioner.
  • 9P-filsystemet har optimerats för att förbättra prestanda i scenarier som projektbyggen.
  • Flaggor för att hämta information om filsystemets skiftlägeskänslighet har lagts till i systemanropet file_getattr(). Flaggan FS_XFLAG_CASEFOLD indikerar att filnamnskontroll utförs skiftläges-okänsligt, och flaggan FS_XFLAG_CASENONPRESERVING indikerar att skiftlägesinformation inte bevaras när nya filnamn skapas. Dessa flaggor kan användas i NFS-klienter som inte skiftläges-känsligt.
  • Flaggan O_EMPTYPATH har lagts till i systemanropet openat2(), vilket gör att en tom filsökväg kan skickas. I det här fallet bestäms sökvägen till filen som öppnas baserat på den skickade filbeskrivningen.
  • Flaggan OPENAT2_REGULAR har lagts till i systemanropet openat2(), vilket endast tillåter att vanliga filer öppnas (ett EFTYPE-fel returneras om en speciell fil, till exempel en socket, pipe eller device, försöks öppnas).
• Minnes- och systemtjänster
  • USB4STREAM-mekanismen har implementerats för strömmande data mellan datorer anslutna via USB4-portar. Enheten /dev/tbstreamX har lagts till, vilket gör att du kan läsa och skriva data med hjälp av standardfunktionerna read() och write(), liknande läsning och skrivning av filer. Till exempel kan du på en värd skicka information med kommandot "echo hello > /dev/tbstream0", och på en annan läsa den med kommandot "cat /dev/tbstream0". USB4STREAM-mekanismen kan kombineras med möjligheten att upprätta en nätverksanslutning via en USB4-kabel (thunderbolt_net) eller användas separat för att överföra data mellan applikationer som inte stöder nätverksuttag.
  • Den andra omgången ändringar för att ta bort stöd för i486-processorer har inkluderats. Över 13 rader kod relaterade till emulering av flyttal för processorer utan FPU har tagits bort. Stöd för i486-processorer utan hårdvaruoperationerna CX8 (jämför och utbyt 8 byte) och TSC (CPU-cykelräknare som används i aktivitetsschemaläggaren) har tagits bort, eftersom emuleringskoden för dessa har tagits bort.
  • Stöd för AMD Geode-processorer som används i OLPC XO-1-datorn har meddelats som föräldralöst.
  • Lade till stöd för uppdatering av implementeringen av Intels TDX (Trusted Domain Extensions), en mekanism som används för att kryptera gästsystemets RAM. TDX implementeras som en speciell programvaru-runtime-modul som överförs från flashminne till RAM av BIOS under start. Kärnan inkluderar nu funktioner för att hantera denna modul och ersätta den med en nyare version på ett körbart system utan att kräva omstart.
  • En ny schemaläggare för GPU-resursallokering (Fair GPU scheduler) har implementerats. Den används för att bestämma i vilken ordning arbete som skickas in av GPU-användande processer exekveras på GPU:n. Istället för att använda den traditionella FIDO-kön för GPU-förfrågningar använder den nya schemaläggaren mekanismer för rättvis resursallokering baserade på Completely Fair Scheduler (CFS)-aktivitetsschemaläggaren, som använder en startplan med en övergångstid för nästa process. Den mest märkbara effekten av den nya schemaläggaren observeras under parallell exekvering av interaktiva uppgifter som använder GPU:n i hög grad. I sista minuten före lanseringen av kernel 7.2 inaktiverades Fair GPU-schemaläggaren och den gamla FIFO-schemaläggaren återställdes på grund av behovet av att felsöka regression, vilket orsakade prestandaförsämring och 100 % GPU-utnyttjande när vissa spel kördes i Proton.
  • Ändringar i eBPF-undersystemet: Möjligheten att koppla ett enda BPF-program till flera spårningspunkter har lagts till. BPF-program som är kopplade till spårningspunkter kan nu komma åt minnet i användarutrymmeskomponenter, med korrekt hantering av oallokerade minnessidor (sidfel). Systemanropet bpf() stöder nu standardattribut (log_buf, log_size, log_level och log_true_size), vilket möjliggör enhetlig metadataöverföring över alla BPF-kommandon, inte begränsat till BPF_PROG_LOAD, BPF_BTF_LOAD och BPF_MAP_CREATE. Begränsningen att skicka högst 5 parametrar till BPF-funktioner har tagits bort. Möjligheten att säkert komma åt delat minne i bpf_arena utan rädsla för att komma åt oallokerade minnessidor (sidfel) har lagts till. En ny version av BPF:s hashmappstruktur har implementerats, vilket möjliggör dynamisk storleksändring.
  • Genereringen av "/proc/interrupts"-utdata med avbrottsstatistik har optimerats, och strukturerna för att lagra avbrottsräknare har moderniserats och cachning har lagts till.
  • Genereringen av filen "/proc/filesystems" som används i libselinux har påskyndats.
  • Schemaläggaren stöder nu lastbalansering över CPU-kärnor, med hänsyn till tillståndet för processorns interna cache. Schemaläggaren försöker nu gruppera processer med hjälp av delade resurser, till exempel trådar inom en enda process, för att dela samma högnivåcache, vilket förbättrar effektiviteten i dataåtkomst genom att öka sannolikheten för att de nödvändiga uppgifterna hittas i cachen.
  • SCHED_EXT-mekanismen, som tillåter användning av BPF för att skapa CPU-schemaläggare, har fortsatt att implementera möjligheten att skapa kapslade schemaläggare (underschemaläggare), vilket gör det möjligt för varje c-grupp att använda sin egen uppgiftsschemaläggare.
  • Fortsatt migrering av ändringar från Rust-for-grenenLinux, relaterat till att använda Rust som ett andraspråk för att utveckla drivrutiner och kärnmoduler (Rust-stöd är inte aktiverat som standard och inkluderar inte Rust som ett obligatoriskt kärnbyggeberoende). Rust-stöd i kärnan har implementerats för s390-arkitekturen. Paketet "zerocopy", som tillhandahåller snabba minnesprimitiver för kod i "osäkert" läge, ingår.
  • Minimiversionen av LLVM-verktygsuppsättningen som krävs för att bygga kärnan har ökats till 17.0.1.
  • I det minimalistiska C-biblioteket nolibc, som levereras med kärnans källkod Linux och tillhandahåller ett ramverk för grundläggande systemanrop, som stöder OpenRISC- och 32-bitars PA-RISC-arkitekturerna.
  • Swap-undersystemet har optimerats för att förbättra prestanda och minska minnesförbrukningen inom själva undersystemet genom att eliminera overhead vid lagring av statiska metadata och förena anonymt och delat minne när man använder böcker. Minnesreduktionen är ganska betydande; till exempel minskar montering av en swap-partition på 1 TB minnesförbrukningen med cirka 512 MB.
  • Prestandan för minnesborttagningsmekanismen, som tar bort eller flyttar minne till växlingsutrymme för att frigöra minne när systemet är under belastning, har förbättrats. Under vissa arbetsbelastningar, till exempel vid testning av MongoDB med YCSB (Yahoo! Cloud Serving Benchmark), har prestandaförbättringar på upp till 30 % observerats.
  • Kommandot "make sbom" har lagts till i byggsystemet för att generera SBOM-listor (Software Bill Of Materials) som återspeglar komponenterna, biblioteken och beroenden som används i den aktuella kärnbyggnationen, samt deras licensinformation som hämtats från SPDX-rubrikerna i kodfilerna.
  • Implementeringen av namnlösa pipes har optimerats för hantering av lås (minnesallokeringsoperationer flyttas utanför låsets omfattning), vilket har ökat dataflödet för namnlösa pipes med 21–48 % och minskat latensen med 17–33 %.
• Virtualisering och säkerhet
  • Slab-allokeraren stöder nu användningen av Allocation Tokens, implementerade i Clang 22-kompilatorn. Tokens möjliggör unika identifierare för minnesallokeringsoperationer och separat allokering av olika typer av objekt för att komplicera utnyttjandet av buffertöverflödessårbarheter (med separation utnyttjas inte ett buffertöverflöde i en typ av objekt lätt för att skada andra typer av objekt).
  • AF_ALG-mekanismen, som utnyttjades i Copy Fail-sårbarheten för att modifiera data i sidcachen, har föråldrats och är planerad att tas bort i en framtida version. AF_ALG aktiverar hårdvaruacceleratorer för kryptografiska beräkningar i kärnans Crypto API, men används i ganska specifika situationer. I kärna 7.2 har stöd för asynkron I/O, äldre drivrutiner och nollkopieringsmekanismen i skcipher- och aead-implementeringarna tagits bort från AF_ALG. Endast programvaruimplementeringar av kryptografiska algoritmer behålls, och stöd för hårdvarukryptografiska acceleratorer i kärnans Crypto API har tagits bort, eftersom AF_ALG avsevärt utökar attackytan men inte ger någon prestandafördel jämfört med implementeringar av användarutrymmeskryptografi. AF_ALG användes i Cryptsetup-verktygslådan, men dess stöd togs bort i den senaste 2.8.7-versionen.
  • IMA-mekanismen (Integrity Measurement Architecture), som gör det möjligt för en extern tjänst att verifiera tillståndet hos kärndelsystem för att säkerställa deras äkthet, har kompletterats med stöd för att exportera interna tabeller med mätresultat till användarutrymme och ta bort dem från kärnbuffertar för att spara minne.
  • I Landlock-modulen, som ger oprivilegierade program möjlighet att begränsa användningen av kärnobjekt Linux (filhierarkier, nätverkssockets, ioctl, etc.), stöd för åtkomstkontroll till UDP-sockets har lagts till, samt möjligheten att selektivt inaktivera utmatningen av objektlåsinformation till loggen för att förhindra att loggen blir överbelastad med irrelevant information.
  • Kärnan har blivit av med att använda funktionen strncpy(), som kopierar ett angivet antal byte från en inmatningssträng. Användning av strncpy() skapade risk för fel på grund av att ett nulltecken saknas i slutet av strängen eller ytterligare utfyllnad med nollor. Istället för strncpy() rekommenderas det att använda funktionerna strscpy() och strscpy_pad() för att kopiera null-avslutade strängar, samt strtomem_pad(), memcpy_and_pad() och memcpy() för att kopiera strängar med en känd fast storlek. Arbetet med att avveckla användningen av strncpy() i kärnan påbörjades 2020 och krävde 362 commits från 70 utvecklare.
  • I hypervisorn KVM Lade till stöd för Intel MBEC-tilläggen (Mode-Based Execution Control) och AMD GMET-tilläggen (Guest-Mode Execution Trap), vilka möjliggör separat hantering av kärn- och användarutrymmeskörningsrättigheter i gästsystem i minnesöversättningstabeller. Tidigare tillät Intel- och AMD-hårdvaruvirtualiseringstillägg att minnessidor markerades som körbara med endast en enda bit, med programvarubaserad separation av kärn- och användarutrymmesrättigheter på hypervisornivå. Att använda MBEC och GMET eliminerar behörighetskontroller på hypervisorsidan och minskar avsevärt resurskrävande kontrollöverföringar från gästsystemet till VMexit-hypervisorn.
• Nätverksdelsystem
  • TCP-AO-tillägget (TCP Authentication Option, RFC 5925) har migrerats till det nya kryptografiska biblioteket libcrypto, vilket förenklar koden och förbättrar dess prestanda. TCP-AO möjliggör verifiering av TCP-rubriker med hjälp av MAC-koder (Message Authentication Code), med hjälp av de modernare algoritmerna HMAC-SHA-1-96 och AES-128-CMAC-96, och ersätter det tidigare tillgängliga TCP-MD5-alternativet, som förlitade sig på den föråldrade MD5-algoritmen.
  • Antalet delströmmar som stöds för Multipath TCP (MPTCP)-anslutningar har ökats från 8 till 64.
  • Arbetet med att minska användningen av det globala låset rtnl_lock i kärnans nätverksstack fortsatte.
  • Kärnan har tagit bort implementeringen av AppleTalk-protokollstacken, som användes i Apple-datorer sedan 1985 och ersattes på 1990-talet av TCP/IPDessutom har komponenter för ATM-dataöverföringsteknik som inte är relaterade till PPPoATM tagits bort, liksom ARCnet-nätverksgränssnitt baserade på ISA- och PCMCIA-bussar, Bluetooth-adaptrar med PCMCIA-gränssnitt, Chelsea TLS-acceleratorer, kod för att integrera TLS med sockmap och stöd för 5/10 MHz-frekvensbanden i den trådlösa stacken cfg80211/mac80211. På grund av olösta blockeringsproblem och brist på underhållare har en specifik implementering av TLS-bearbetningsacceleration baserad på TCP Offload Engine tagits bort (den vanligare TLS-offload-implementeringen behålls). Kompatibilitetskod med 32-bitars x_tables på 64-bitarssystem har inaktiverats och är planerad att tas bort.
  • pppoe-drivrutinen stöder nu GRO (Generic Receive Offload) och GSO (Generic Segmentation Offload) mekanismer för hårdvaruacceleration av paketåtermontering och segmentering. Användning av GRO och GSO ökar avsevärt genomströmningen av inkommande trafik. Till exempel, på MediaTek MT7621-enheter konfigurerade med en adressöversättare ökade den maximala genomströmningen från 130 Mbit/s till 630 Mbit/s.
• Оборудование
  • AMDGPU-drivrutinen inkluderar nu initialt stöd för HDMI 2.1 FRL-teknik (Fixed Rate Link), vilket möjliggör överföring av okomprimerad video i 4K/120Hz och 8K/60Hz. Stöd för HDMI 2.1 var tidigare svårt att få i drivrutiner med öppen källkod på grund av licenskrav från HDMI Forum, men AMD har nu säkrat en liknande implementering.
  • Drivrutinen för i915 har nu stöd för att ställa in bakgrundsfärgen för bildskärmskontrollern. Parametern pin_params.needs_low_address har implementerats.
  • Arbetet fortsatte med Xe DRM-drivrutinen (Direct Rendering Manager) för GPU:er baserad på Intel Xe-arkitekturen, som används i Intel Arc-seriens grafikkort och integrerade grafikkort, med början i Tiger Lake-processorer. Initialt stöd för CRI-plattformen (Crescent Island) har lagts till. En systemkontroller har implementerats för Xe3p dGPU-plattformar.
  • Nouveau-drivrutinen löser problem med NVIDIA GA100 GPU.
  • v3d-drivrutinen har uppdaterats för att inkludera möjligheten att hantera v3D GPU-strömförbrukning på Raspberry Pi-kort.
  • Vi har fortsatt att integrera Nova-drivrutinskomponenter för NVIDIA-GPU:er utrustade med GSP-firmware som använts sedan NVIDIA GeForce RTX 2000-serien, baserad på Turing-mikroarkitekturen. Drivrutinen är skriven i Rust. Stöd har lagts till för NVIDIA GA100-, Hopper- och Blackwell-seriens GPU:er.
  • Lade till stöd för ARM-kort, SoC och enheter: Apple t8122 (M3), Motorola Edge 30, Nothing Phone 3a, Google Pixel 3a XL, Qualcomm Dragonwing IPQ9650, Huawei Hawi, ZTE zx297520v3, Renesas R-Car M3Le, ASPEED AST27xx, Cortina Gemini, NXP i.MX6/8/9, NXP LX2160A, TI K3 AM62x.

Samtidigt skapade Latin American Free Software Foundation en version av den helt fria kärnan 7.2 - Linux-libre 7.2-gnu, rensat från firmware- och drivrutinselement som innehåller icke-fria komponenter eller kodavsnitt med begränsad omfattning av tillverkaren. Version 7.2 inkluderar en blob-rensning för de nya drivrutinerna rt722-sdca och tac5xx2. Rensningskoden för drivrutinerna amdgpu, nova core, qcom iris, q6v5, iwlwifi, amdxnda, adreno, r8152 och mt792x har uppdaterats. Gränssnitt för att ladda firmware har justerats. Blobnamn i devicetree-filer (dts) för ARM-chip har rensats.

Källa: opennet.ru