Lansering av kärnan Linux 5.17

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds lanseringen av Linux-kärnan 5.17. Bland de mest anmärkningsvärda ändringarna finns: ett nytt system för prestandahantering av AMD-processorer, möjlighet till rekursiv mappning av användaridentifierare i filsystem, stöd för portabla BPF-program som kompilerats, övergång av den pseudo-slumptalsgeneratorn till algoritmen BLAKE2s, RTLA-verktyget för analys av körning i realtid, en ny backend fscache för caching av nätverks-FS, samt möjlighet att knyta namn till anonyma mmap-operationer.

Den nya versionen innehåller 14203 korrigeringar från 1995 utvecklare, patchstorleken är 37 MB (ändringarna berörde 11366 filer, 506043 kodrader lades till, 250954 kodrader togs bort). Omkring 44% av alla förändringar i 5.17 är relaterade till enhetsdrivrutiner, cirka 16% av förändringarna handlar om uppdatering av kod specifik för hårdvaruarkitekturer, 15% är relaterade till nätverksstacken, 4% till filsystem och 4% till interna delsystem i kärnan.

Huvudnyheterna i kärnan 5.17:

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • Möjlighet till inbäddad mappning av användaridentifierare för monterade filsystem har implementerats, vilket används för att mappa filer från en viss användare på ett monterat främmande partition till en annan användare i det aktuella systemet. Den tillagda funktionen möjliggör rekursiv användning av mappning över filsystem som redan har mappning tillämpad.
  • Fscache-delssystemet har skrivits om helt, vilket används för att organisera caching av data i lokala filsystem överförda genom nätverksfilsystem. Den nya implementeringen kännetecknas av en betydande förenkling av koden och ersättning av komplicerade schemaläggnings- och spårningsoperationer av objektens tillstånd med enklare mekanismer. Stödet för den nya fscache finns i CIFS-filsystemet.
  • I händelsespårningssystemet för filsystemet fanotify har en ny händelsetyp FAN_RENAME implementerats, som gör det möjligt att fånga namngivningen av filer eller kataloger direkt (tidigare tillämpades två separata händelser FAN_MOVED_FROM och FAN_MOVED_TO för att behandla omdöpningar).
  • I filsystemet Btrfs har operationer för loggning och fsync optimerats för stora kataloger genom att endast kopiera indexnycklar och minska mängden loggade metadata. Stöd för indexering och sökning av storleken på poster om ledigt utrymme har säkerställts, vilket har resulterat i en minskning av fördröjningar med cirka 30 % och en kortare söktid. Det har blivit tillåtet att avbryta defragmenteringsoperationer. Möjligheten att lägga till enheter vid avstängd lastbalansering, det vill säga vid montering av FS med alternativet skip_balance, har införts.
  • En ny syntax för montering av filsystemet Ceph har föreslagits, vilket löser de problem som funnits med bindning till IP-adresser. För att bestämma servern kan nu cluster-ID (FSID) användas: mount -t ceph user@fsid.fs_name=\/[subdir] mnt -o mon_addr=monip1[:port][\/monip2[:port]] IP-adresser Filsystemet Ext4 har uppgraderats till ett nytt API för montering som separerar stegen för tolkning av monteringsalternativ och konfiguration av superblock. Stödet för monteringsalternativen lazytime och nolazytime, som lades till som en temporär åtgärd för att förenkla övergången till att använda MS_LAZYTIME-flaggan, har upphört. Stöd för att ställa in och läsa etiketter i FS (ioctl FS_IOC_GETFSLABEL och FS_IOC_SETFSLABEL) har lagts till.
  • I NFSv4 har stöd för användning i filsystem utan skiftning av stora och små bokstäver i fil- och katalognamn lagts till. I NFSv4.1+ har stöd för identifiering av aggregerade sessioner (trunking) lagts till.
  • En driver för amd-pstate har lagts till, vilket möjliggör dynamisk frekvenshantering för optimal prestanda. Drivern stöder CPU och APU AMD från generation Zen 2, utvecklades i samarbete med Valve och syftar till att förbättra energieffektiviteten. För adaptiv frekvensjustering används mekanismen CPPC (Collaborative Processor Performance Control), som gör det möjligt att mer exakt justera prestandan (inte begränsad till tre prestandanivåer) och reagera snabbare på förändringar än tidigare P-statsdrivrutiner baserade på ACPI (CPUFreq).
• Minne och systemtjänster
  • I eBPF-subsystemet har en bpf_loop()-hanterare föreslagits, vilket erbjuder ett alternativt sätt att organisera loopar i eBPF-program, vilket är snabbare och enklare att verifiera.
  • I eBPF-subsystemet har en bpf_loop()-hanterare föreslagits, vilket erbjuder ett alternativt sätt att organisera loopar i eBPF-program, vilket är snabbare och enklare att verifiera.
  • I kärnan har en mekanism för CO-RE (Compile Once — Run Everywhere) implementerats, vilket gör det möjligt att kompilera eBPF-programkod bara en gång och använda en särskild universell laddare som anpassar det laddade programmet till den aktuella kärnan och typerna av BTF (BPF Type Format).
  • Det har blivit möjligt att tilldela namn till områden av privat anonym (allokerad genom malloc) minne, vilket kan förenkla felavlusning och optimering av minnesanvändning i applikationer. Namnen tilldelas via prctl med flaggan PR_SET_VMA_ANON_NAME och visas i /proc/pid/maps och /proc/pid/smaps i formen «[anon:]».
  • I schemaläggaren har spårning och visning av tiden som processer tillbringar i tillstånd av tvingad vila (forced-idle) säkerställts i /proc/PID/sched, vilket tillämpas exempelvis för att minska belastningen vid överhettning av processorn.
  • En gpio-sim-modul har lagts till, avsedd för att simulera GPIO-chip för testning.
  • I kommandot 'perf ftrace' har en underkommandon 'latency' lagts till för att generera histogram med information om latens.
  • Ett set av verktyg, 'RTLA', har lagts till för analys av arbete i realtid. Detta inkluderar verktyg som osnoise (bestämmer påverkan av operativsystemet på uppgiftens exekvering) och timerlat (ändrar fördröjningar relaterade till timern).
  • Den andra serien patchar som implementerar konceptet med minnessidor (page folios) har integrerats, vilka liknar sammanslagna minnessidor (compound pages) men har en förbättrad semantik och en mer begriplig arbetsorganisation. Användningen av folios möjliggör snabbare minneshantering i vissa delsystem av kärnan. I de föreslagna patcharna har översättningen av sidcache till användning av folios slutförts och inledande stöd för folios i FS XFS har lagts till.
  • En 'make mod2noconfig'-uppsamlingsläge har lagts till, där en konfiguration genereras som sammanställer alla avstängda delsystem i form av kärnmoduler.
  • Krav på version av LLVM/Clang som kan användas för att bygga kärnan har höjts. För att bygga krävs nu minst dess version 11.
• Virtualisering och säkerhet
  • En uppdaterad implementation av den pseudo-slumptalsgenerator som kallas RDRAND har föreslagits. Den ansvarar för hanteringen av enheterna /dev/random och /dev/urandom och är anmärkningsvärd för övergången till användning av hash-funktionen BLAKE2s istället för SHA1 för att blanda entropi. Denna förändring har ökat säkerheten hos den pseudo-slumptalsgeneratorn genom att eliminera problematiken med algoritmen SHA1 och utesluta skrivning av RNG:s initieringsvektor. Eftersom BLAKE2s-algoritmen överträffar SHA1 vad gäller prestanda, har dess tillämpning också haft en positiv inverkan på prestandan.
  • Skydd mot sårbarheter i processorer orsakade av spekulativ exekvering av instruktioner efter oförändrad direkt övergång har lagts till. Problemet uppstår på grund av förhandsbehandling av instruktioner som följer direkt i minnet efter övergångskommandot (SLS, Straight Line Speculation). För att aktivera skyddet krävs en kompilering med GCC 12-versionen som för närvarande är under testning.
  • En mekanism för spårning av referensräkning (refcount, reference-count) har lagts till, inriktad på att minska antalet fel vid referensräkning som leder till minnesåtkomst efter att minnet har frigjorts. Mekanismen är för närvarande begränsad till nätverksundersystemet, men kan i framtiden anpassas för andra delar av kärnan.
  • Utökade kontroller för nya poster i programmets minnessidor har implementerats, vilket gör det möjligt att upptäcka vissa typer av korruption och stoppa systemet för att blockera attacker i ett tidigt skede.
  • Möjligheten att packa upp kärnmoduler direkt av kärnan själv, snarare än av en användarutrymmeshanterare, har lagts till. Detta gör det möjligt, med hjälp av LSM-modulen LoadPin, att säkerställa att kärnmoduler laddas in i minnet från en verifierad lagringsenhet.
  • En kompilering med flaggan '-Wcast-function-type' har säkerställts, vilket aktiverar utskrift av varningar om typkonvertering av funktionspekare till inkompatibla typer.
  • En virtuell värddrivrutin pvUSB har lagts till för hypervisorn Xen, vilket ger åtkomst till USB-enheter som är genomsläppta till gästsysten (det gör det möjligt för gästsysten att få åtkomst till fysiska USB-enheter som är kopplade till gästsysten).
  • En modul har lagts till som möjliggör att interagera med IME-systemet (Intel Management Engine) via Wi-Fi, vilket finns i de flesta moderna moderkort med Intel-processorer och implementeras som en separat mikroprocessor som arbetar oberoende av CPU.
  • Stöd för KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer), ett verktyg för att dynamiskt upptäcka race conditions inom kärnan, har implementerats för ARM64-arkitektur.
  • För 32-bitars ARM-system har möjligheten att använda KFENCE-mekanismen för att upptäcka minnesfel lagts till.
  • I KVM-hypervisorn har stöd för AMX (Advanced Matrix Extensions) instruktioner implementerats, som finns i de kommande Intel Xeon Scalable serverprocessorerna.
• Nätverkssystemet
  • Stöd för att avlasta (offloading) trafikhantering till nätverksenheter har lagts till.
  • Möjligheten att använda MCTP (Management Component Transport Protocol) över enheter med seriellt gränssnitt har lagts till. MCTP kan användas för att kommunicera mellan styrkontroller och relaterade enheter (värdprocessorer, perifera enheter osv.).
  • TCP-stacken har optimerats, till exempel har fördröjd frigivning av socket-buffertar implementerats för att öka prestandan av recvmsg-anrop.
  • På nivån CAP_NET_RAW har det blivit möjligt att ställa in lägena SO_PRIORITY och SO_MARK via funktionen setsockopt.
  • För IPv4 har det blivit möjligt att koppla raw-sockets inte till lokala IP-adresser genom att använda IP_FREEBIND och IP_TRANSPARENT alternativ.
  • Ett sysctl arp_missed_max har lagts till för att konfigurera tröskelvärdet för misslyckanden vid kontroll av ARP-monitor som efter vilket nätverksgränssnittet sätts i en avstängd status.
  • Möjligheten att konfigurera separata sysctl-värden min_pmtu och mtu_expires för nätverksnamnrymder har tillhandahållits.
  • I API:et ethtool har möjligheten att ställa in och definiera storleken på inkommande och utgående paketbuffertar lagts till.
  • Stöd för filtrering av transit pppoe-trafik i nätverksbron har lagts till i Netfilter.
  • I ksmbd-modulen som implementerar filsystemet servern, som använder protokollet SMB3, har suport för nyckelutbyte lagts till, nätverksport 445 används för smbdirect och stöd för parametern "smb2 max credit" har lagts till.
• Utrustning
  • I drm-systemet (Direct Rendering Manager) och drivrutinen i915 har stöd för skärmar för visning av konfidentiell information lagts till, till exempel är vissa bärbara datorer utrustade med skärmar som har ett inbyggt läge för konfidentiell visning, vilket gör det svårt att se från sidan. De tillsatta ändringarna möjliggör anslutning av specialiserade drivrutiner för sådana skärmar och hantering av lägen för konfidentiell visning genom att ställa in egenskaper i vanliga KMS-drivrutiner.
  • I amdgpu-drivrutinen har stöd för den diagnostiska tekniken STB (Smart Trace Buffer) lagts till för alla AMD GPU:er som stöder den. STB förenklar analysen av krascher och identifiering av källan till problem genom att spara information om funktionerna som körts före den senaste kraschen i en speciell buffert.
  • I i915-drivrutinen har stöd för Intel Raptor Lake S-chip lagts till och stöd för grafiska subsystem av Intel Alder Lake P-chip är som standard aktiverad. Det har också blivit möjligt att styra bakgrundsbelysningen på skärmen via VESA DPCD-gränssnitt.
  • I fbcon/fbdev-drivrutinerna har stödet för hårdvaruacceleration av rullning i konsolen återställts.
  • Integrationen av ändringar för stöd för Apple M1-chip har fortsatt. Det har nu blivit möjligt att använda simpledrm-drivrutinen på system med Apple M1-chip för utdata via framebuffer som tillhandahålls av firmware.
  • Stöd för ARM SoC, enheter och plattformar Snapdragon 7c, 845 och 888 (Sony Xperia XZ2/XZ2C/XZ3, Xperia 1 III/5 III, Samsung J5, Microsoft Surface Duo 2), Mediatek MT6589 (Fairphone FP1), Mediatek MT8183 (Acer Chromebook 314), Mediatek MT7986a/b (används i Wi-Fi-routrar), Broadcom BCM4908 (Netgear RAXE500), Qualcomm SDX65, Samsung Exynos7885, Renesas R-Car S4-8, TI J721s2, TI SPEAr320s, NXP i.MX8 ULP8, Aspeed AST2500/AST2600, Engicam i.Core STM32MP1, Allwinner Tanix TX6, Facebook Bletchley BMC, Goramo MultiLink, JOZ Access Point, Y Soft IOTA Crux/Crux+, t6000/t6001 MacBook Pro 14/16 har lagts till.
  • Stöd för ARM Cortex-M55 och Cortex-M33-processorer har lagts till.
  • Stöd för enheter baserade på MIPS-CPU:er: Linksys WRT320N v1, Netgear R6300 v1, Netgear WN2500RP v1/v2 har lagts till.
  • Stöd för SoC StarFive JH7100 baserat på RISC-V-arkitekturen har lagts till.
  • Drivrutinen lenovo-yogabook-wmi för att styra bakgrundsbelysningen på tangentbordet och få åtkomst till olika sensorer i Lenovo Yoga Book har lagts till.
  • Drivrutinen asus_wmi_sensors för att få åtkomst till sensorer som används på Asus moderkort X370, X470, B450, B550 och X399 baserade på AMD Ryzen-processorer har lagts till.
  • Drivrutinen x86-android-tablets för x86-baserade surfplattor som levereras med Android-plattformen har lagts till.
  • Stöd för pekskärmar på TrekStor SurfTab duo W1 och elektroniska pennor för Chuwi Hi10 Plus och Pro-tabeller har lagts till.
  • Drivrutiner för SoC Tegra 20/30 har lagts till för att stödja strömhantering och spänning. Möjligheten att starta på äldre 32-bitars enheter baserade på SoC Tegra, såsom ASUS Prime TF201, Pad TF701T, Pad TF300T, Infinity TF700T, EeePad TF101 och Pad TF300TG, har säkerställts.
  • Drivrutiner för industriella datorer från Siemens har lagts till.
  • Stöd har lagts till för LCD-paneler Sony Tulip Truly NT35521, Vivax TPC-9150, Innolux G070Y2-T02, BOE BF060Y8M-AJ0, JDI R63452, Novatek NT35950, Wanchanglong W552946ABA och Team Source Display TST043015CMHX.
  • Stöd för ljudsystem och codecs AMD Renoir ACP, Asahi Kasei Microdevices AKM4375, Intel-system med NAU8825/MAX98390, Mediatek MT8915, nVidia Tegra20 S/PDIF, Qualcomm ALC5682I-VS, Texas Instruments TLV320ADC3xxx har lagts till. Problem med Tegra194 HD-ljud har lösts. Stöd för HDA för codecs CS35L41 har lagts till. Förbättrat stöd för ljudsystem för bärbara datorer från Lenovo och HP samt moderkort från Gigabyte.

Källa: opennet.ru