Utgivningen av Linux-kärnan 5.2

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds år kärnlansering Linux 5.2. Bland de mest märkbara förändringarna finns: Ext4-läget utan hänsyn till bokstavsstorlek, separata systemanrop för montering av filsystem, drivrutiner för GPU Mali 4xx/6xx/7xx, möjligheten att hantera förändringar av sysctl-värden i BPF-program, modul för device-mapper dm-dust, skydd mot MDS-attacker, stöd för Sound Open Firmware för DSP, optimering av BFQ-prestanda, och att underhållsundersystemet PSI (Pressure Stall Information) har nått en användbar nivå i Android.

I den nya versionen har 15100 korrigeringar gjorts av 1882 utvecklare,
patchstorleken är 62 MB (ändringarna berör 30889 filer, med 625094 kodrader tillagda och 531864 rader borttagna). Cirka 45 % av de presenterade ändringarna i 5.2
är relaterade till enhetsdrivrutiner, medan ungefär 21 % av ändringarna har
att göra med uppdatering av kod specifik för hårdvaruarkitekturer, 12 %
kopplas till nätverksstacken, 3 % – filsystem och 3 % till interna
sammanhang relaterade till kärnans undersystem. 12,4 % av alla ändringar har förberetts av Intel, 6,3 % — Red Hat, 5,4 % — Google, 4,0 % — AMD, 3,1 % — SUSE, 3 % — IBM, 2,7 % — Huawei, 2,7 % — Linaro, 2,2 % — ARM, 1,6 % — Oracle.

Huvud nyheter:

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • För Ext4 har stöd för stöd för att arbeta utan hänsyn till bokstavsstorlek i filnamn lagts till, vilket aktiveras endast i koppling till specifika tomma kataloger med hjälp av den nya attributen ‘+F’ (EXT4_CASEFOLD_FL). När detta attribut har ställts in på en katalog kommer alla operationer med filer och underkataloger inuti att utföras utan hänsyn till bokstavsstorlek, inklusive att storleken ignoreras vid sök- och öppningsoperationer (till exempel kommer filerna Test.txt, test.txt och test.TXT i sådana kataloger att betraktas som identiska). Som standard förblir filsystemet känsligt för större och mindre bokstäver, förutom i kataloger med attributet ‘chattr +F’;
  • Behandlingsfunktionerna för UTF-8-tecken i filnamn har enhetliggjorts, vilket tillämpas vid jämförelse- och normaliseringsoperationer;
  • I XFS har en infrastruktur för övervakning av filsystemets tillstånd lagts till och en ny ioctl för att begära status för systemets funktionalitet. En experimentell funktion för att kontrollera på flyg (online scrub) superblockets räknare har implementerats.
  • En ny device-mapper-modul ‘dm-dust’ har lagts till, vilket gör det möjligt att simulera utseendet av dåliga block på mediet eller fel vid läsning från disken. Modulen förenklar felsökning och testning av applikationer och olika lagringssystem under potentiella fel.
  • Genomfört Betydande prestandaoptimering av BFQ I/O-schemat. Under hög belastning på I/O har de föreslagna optimeringarna att kontrollera enhetens funktionalitet: de testar övergångsprocesserna, stackar för samtal, minska tiden för operationer som att starta applikationer med upp till 80%;
  • En serie systemanrop för montering av filsystem har lagts till: fsopen(), open_tree(), fspick(), fsmount(), fsconfig() och move_mount(). Dessa systemanrop möjliggör separat hantering av olika faser av montering (hantera superblock, hämta information om FS, montera, fästa vid monteringspunkt), som tidigare utfördes med det allmänna systemanropet mount(). Separata anrop ger möjlighet att utföra mer komplexa monteringsscenarier och att utföra sådana operationer som omkonfigurering av superblock, aktivering av alternativ, ändra monteringspunkt och flyttning till ett annat namnrymd. Dessutom möjliggör separat behandling en exakt bestämning av orsakerna till felkoder och att ange flera källor för flerlagers FS, som overlayfs;
  • En ny operation IORING_OP_SYNC_FILE_RANGE har lagts till i gränssnittet för asynkron I/O io_uring, vilket utför åtgärder motsvarande systemanropet sync_file_range(), samt möjligheten att registrera eventfd med io_uring och få meddelanden om slutförda operationer;
  • För filsystemet CIFS har ioctl FIEMAP lagts till, vilket möjliggör effektiv matchning av områden samt stöd för lägena SEEK_DATA och SEEK_HOLE;
  • I FUSE-subsystemet föreslagen API för hantering av datacaching;
  • I Btrfs har implementeringen av qgroups optimerats och hastigheten för fsync-funktionerna för filer med flera hårda länkar har ökat. Koden för dataintegritetskontroll har förbättrats, vilket nu tar hänsyn till potentiell skada på information i RAM innan data skrivs till disk;
  • I CEPH har stöd för export av snapshots via NFS lagts till;
  • Implementeringen av NFSv4-montering i "soft" läge har förbättrats (vid fel på serveråtkomst i "soft" läge returneras felkoden omedelbart, medan i "hard" läge styrningen inte återgår förrän FS:en blir tillgänglig igen eller tidsgränsen går ut). I den nya utgåvan har en mer exakt hantering av tidsgränser säkerställts, återställningen efter fel har påskyndats och en ny monteringsoption "softerr" har lagts till, vilket tillåter att ändra felkoden (ETIMEDOUT) som returneras vid tidsgränsöverträdelser;
  • I API nfsdcld, utformat i för att spåra statusen på NFS-kunder, finns möjligheten att korrekt övervaka statusen av en NFS-server vid omstart. På så sätt kan demon nfsdcld nu fungera som hanterare för nfsdcltrack;
  • För AFS har lagts till emulering av byte range-lås i filer (Byte Range Locking);
• Virtualisering och säkerhet
  • Arbete har gjorts för att åtgärda platser i kärnan som tillåter exekvering av kod från skrivbara reflekterande minnesområden, vilket möjliggör blockering av potentiella sårbarheter som kan utnyttjas vid angrepp;
  • En ny parameter för kärnkommandoraden "mitigations=", som ger ett förenklat sätt att hantera aktiveringen av olika skyddstekniker mot sårbarheter relaterade till spekulativ exekvering av instruktioner i CPU. Genom att ange "mitigations=off" stänger man av alla tillgängliga metoder, medan standardläget "mitigations=auto" aktiverar skydd, men påverkar inte användningen av Hyper Threading. Läget "mitigations=auto,nosmt" stänger dessutom av Hyper Threading om det krävs av skyddstekniken.
  • Tillagd stöd för elektronisk digital signatur enligt GOST R 34.10-2012 (RFC 7091, ISO/IEC 14888-3), utvecklad av Vitaly Chikunov från "Bazalt SPO". I den inbyggda implementationen av TLS har stöd för AES128-CCM lagts till. Stöd för AEAD-algoritmer har lagts till i crypto_simd-modulen;
  • I Kconfig har lagts till finns en separat sektion "kernel hardening" med alternativ för att förstärka skyddet av kärnan. För närvarande har den nya sektionen endast inställningar för att aktivera förstärkningskontroller via GCC-plugin-moduler;
  • Koden i kärnan är nästan är befriad från oavbrutna uttryck i switch (utan return eller break efter varje case-block). Det återstår att åtgärda 32 av 2311 fall av denna användning av switch, efter vilket det kommer att vara möjligt att använda läget "-Wimplicit-fallthrough" vid kompilering av kärnan;
  • För PowerPC-arkitekturen har stöd implementerats för hårdvaruanordningar som begränsar oönskade åtkomstvägar från kärnan till data i användarutrymmet;
  • Kod för att blockera attacker klassen MDS (Microarchitectural Data Sampling) i Intel-processorer har lagts till. För att kontrollera systemets sårbarhet kan man via SysFS-variabeln "/sys/devices/system/cpu/vulnerabilities/mds". Tillgängligt Två skyddsmetoder: en fullständig, som kräver en uppdaterad mikroprogramvara, och en alternativ, som inte fullt ut garanterar rensning av CPU:ns buffertar vid överföring av kontroll till användarutrymme eller gästsystem. För att hantera skyddsmetoder har en parameter "mds=" lagts till i kärnan, som kan ta värdena "full", "full,nosmt" (med avstängning av Hyper-Threading) och "off";
  • På x86-64-system har skyddet "stack guard-page" lagts till för IRQ, felsökningsmekanismer och undantagshanterare, vilket innebär att en ersättning på gränsen till stacken i minnessidor sätts in, där åtkomst leder till att ett undantag (page-fault) genereras;
  • En sysctl-inställning vm.unprivileged_userfaultfd har lagts till, för att styra användningen av systemanropet userfaultfd() av icke-privilegierade processer;
• Nätverkssystemet
  • Tillagd stöd för IPv6-gateways för IPv4-rutter. Till exempel kan nu routingregler av typen "ip ro add 172.16.1.0/24 via inet6 2001:db8::1 dev eth0" anges;
  • För ICMPv6 har ioctl-anropen icmp_echo_ignore_anycast och icmp_echo_ignore_multicast implementerats för att ignorera ICMP ECHO för anycast och
    multicastadresser. Tillagd möjlighet att begränsa intensiteten för hantering av ICMPv6-paket;
  • För mesh-protokollet B.A.T.M.A.N. ("Better Approach To Mobile Adhoc Networking"), som möjliggör skapandet av decentraliserade nätverk där varje nod är kopplad genom närliggande noder, har lagts till stöd för översättning från multicast till unicast, samt möjlighet att styra genom sysfs;
  • I ethtool tillagd har en ny parameter Fast Link Down lagts till, som möjliggör att tiden för mottagning av information om händelsen av länkavbrott för 1000BaseT minskas (under normala förhållanden kan fördröjningen vara upp till 750 ms);
  • Det har kommit att bindning av Foo-Over-UDP-tunnlar till en specifik adress, nätverksgränssnitt eller socket (tidigare gjordes bindning endast baserat på en gemensam mask);
  • I det trådlösa stacken är möjligheten att implementera hanterare
    OWE (Opportunistic Wireless Encryption) i användarutrymmet;
  • I Netfilter har stöd för adressfamiljen inet lagts till i nat-kedjor (till exempel kan nu en enda översättningsregel användas för att hantera ipv4 och ipv6, utan att separera regler för ipv4 och ipv6);
  • I netlink tillagd växelläge strict för noggrann kontroll av alla meddelanden och attribut, där överskridande av förväntad storlek på attribut är oacceptabelt och det är förbjudet att lägga till extra data i slutet av meddelandena;
• Minne och systemtjänster
  • I systemanropet clone() har flaggan CLONE_PIDFD lagts till, vilket innebär att föräldraprocessen får en filbeskrivare "pidfd", som är kopplad till den skapade barnprocessen. Denna filbeskrivare kan till exempel användas för att skicka signaler utan att riskera en kapplöpning (omedelbart efter att signalen har skickats kan den målinriktade PID:n frigöras på grund av att processen avslutas och upptas av en annan process);
  • Den andra versionen av cgroups har fått funktionalitet i fryskontrollern, vilket gör det möjligt att stoppa arbetet i cgroup och tillfälligt frigöra vissa resurser (CPU, I/O och potentiellt även minne) för att utföra andra uppgifter. Hantering sker genom kontrollfilerna cgroup.freeze och cgroup.events i cgroup-trädet. Att skriva 1 i cgroup.freeze fryser processerna i den aktuella cgroup och alla barngrupper. Eftersom frysningen kräver lite tid, har filen cgroup.events föreslagits för att få reda på när operationen är klar;
  • Säkerställd export av minnesattribut knutna till varje nod i sysfs, vilket gör det möjligt att från användarutrymmet bestämma hur minnesbankerna hanteras i system med heterogen minne;
  • PSI (Pressure Stall Information)-subsystemet har förbättrats, vilket gör det möjligt att analysera information om väntetider för att få tillgång till olika resurser (CPU, minne, I/O) för specifika uppgifter eller processuppsättningar i cgroup. Genom PSI kan användarutrymmets hanterare bättre bedöma systemets belastningsnivå och arten av eventuell nedgång i prestanda jämfört med Load Average. Den nya versionen har stöd för att ställa in känslighetströsklar och möjlighet att använda anropet poll() för att få meddelande om att de uppsatta tröskelvärdena har nåtts under en viss tidsperiod. Denna möjlighet möjliggör övervakning av minnesbrist i Android i ett tidigt skede, identifiering av problemm källor och avslutning av oviktiga applikationer innan synliga problem uppstår för användaren. Vid stresstester har övervakningsverktygen för minnesanvändning baserade på PSI visat sig ha 10 gånger färre falska positiva jämfört med statistiken från vmpressure;
  • Kodoptimering har genomförts för att kontrollera BPF-program, vilket gör att stora program nu kan kontrollera upp till 20 gånger snabbare. Optimeringen har möjliggjort att gränsen för storleken på BPF-program har höjts från 4096 till en miljon instruktioner;
  • För BPF-program har beviljats möjligheten att få tillgång till globala data, vilket gör det möjligt att definiera globala variabler och konstanter i programmen;
  • Tillagd API, vilket gör det möjligt att kontrollera ändringar av sysctl-parametrar från BPF-program;
  • För MIPS32-arkitekturen har en JIT-kompilator implementerats för eBPF virtuella maskin;
  • För 32-bitars PowerPC-arkitekturen har stödet för felsökningsverktyget KASan (Kernel address sanitizer) lagts till, vilket möjliggör upptäckten av minnesfel;
  • På x86-64-system har begränsningen för att placera crash-dumps på minnesområden över 896 MB tagits bort;
  • För s390-arkitekturen har stöd för randomisering av kärnans adressutrymme (KASLR) och möjligheten att verifiera digitala signaturer vid kärnstart via kexec_file_load() implementerats;
  • För PA-RISC-arkitekturen har stöd för kärnfelsökaren (KGDB), brytpunkter och kprobes lagts till;
• Utrustning
  • I paketet ingår drivrutinen Lima för GPU Mali 400/450, som används i många äldre chip baserade på ARM-arkitekturen. För nyare GPU:er har en Panfrost-drivrutin lagts till, som stöder chip baserade på mikroarkitekturerna Midgard (Mali-T6xx, Mali-T7xx, Mali-T8xx) och Bifrost (Mali G3x, G5x, G7x);
  • Stöd för ljudenheter som använder öppna firmware har lagts till Sound Open Firmware (SOF). Trots att öppna drivrutiner finns kvar har firmware-koden för ljudchip fortfarande varit stängd och levererats i binär form. Projektet Sound Open Firmware har utvecklats av Intel för att skapa öppna firmware för DSP-chip kopplade till ljudbehandling (senare anslöt sig även Google till utvecklingen). För närvarande har projektet redan förberett öppna firmware för ljudchip på plattformar från Intel: Baytrail, CherryTrail, Broadwell, ApolloLake, GeminiLake, CannonLake och IceLake;
  • I Intel DRM-drivrutinen (i915) har stöd för chip
    Elkhartlake (Gen11) lagts till. PCI-identifikatorer för chip från Comet Lake (Gen9) har lagts till. Stödet för chip från Icelake har stabiliserats, och ytterligare PCI-enhetsidentifierare har lagts till.
    Aktiverad
    asynkron växlingsläge mellan två buffrar i videominne (async flip) vid skrivoperationer via mmio, vilket avsevärt förbättrade prestandan för vissa 3D-applikationer (till exempel ökade prestandan i 3DMark Ice Storm med 300-400%). Stöd för teknologin HDCP2.2 (High-bandwidth Digital Content Protection) för kryptering av videosignal som överförs via HDMI;
  • I drivrutinen amdgpu för GPU Vega20 har lagts till stöd för RAS (Reliability, Availability, Serviceability) och experimentellt stöd för SMU 11-systemet, som ersatte Powerplay-teknologin. För GPU Vega12 har lagts till stöd för BACO-läge (Bus Active, Chip Off). Inledande stöd för XGMI, en hög hastighetsbuss (PCIe 4.0) för att koppla samman GPU:er. I drivrutinen amdkfd har saknade identifieringsnummer för grafikkort baserade på GPU Polaris10 lagts till;
  • I drivrutinen Nouveau har stöd lagts till för kort baserade på NVIDIA Turing 117-chipsetet (TU117, används i GeForce GTX 1650). I
    kconfig har lagts till inställning för att stänga av föråldrade funktioner som inte längre används i aktuella versioner av libdrm;
  • I API:et DRM och drivrutinen amdgpu har stöd lagts till för synkroniseringsobjekt "timeline", vilket möjliggör att undvika klassiska lås.
  • Från staging-grenen har drivrutinen vboxvideo för den virtuella GPU:n VirtualBox överförts till huvudgrenen;
  • En drivrutin för aspeed har lagts till för GFX-chipet SoC ASPEED;
  • Stöd har lagts till för ARM SoC och Intel Agilex-kort (SoCFPGA), NXP i.MX8MM, Allwinner (RerVision H3-DVK (H3), Oceanic 5205 5inMFD, Beelink GS2 (H6), Orange Pi 3 (H6)), Rockchip (Orange Pi RK3399, Nanopi NEO4, Veyron-Mighty Chromebook), Amlogic: SEI Robotics SEI510,
    ST Micro (stm32mp157a, stm32mp157c), NXP (
    Eckelmann ci4x10 (i.MX6DL),

    i.MX8MM EVK (i.MX8MM),

    ZII i.MX7 RPU2 (i.MX7),

    ZII SPB4 (VF610),

    Zii Ultra (i.MX8M),

    TQ TQMa7S (i.MX7Solo),

    TQ TQMa7D (i.MX7Dual),

    Kobo Aura (i.MX50),

    Menlosystems M53 (i.MX53)), NVIDIA Jetson Nano (Tegra T210).

Samtidig Latinamerikansk Stiftelse för Fritt Programvara skapat
en variant fullt fritt kärna 5.2 — Linux-libre 5.2-gnu, rensad från firmware och drivrutiner som innehåller icke-fria komponenter eller kodbitområden som är begränsade av tillverkaren. I den nya utgåvan har laddning av filer
Sound Open Firmware. Laddning av blobbar har stängts av i drivrutinerna
mt7615, rtw88, rtw8822b, rtw8822c, btmtksdio, iqs5xx, ishtp och ucsi_ccg. Koden för att rensa blobbar i drivrutiner och subsystems ixp4xx, imx-sdma, amdgpu, nouveau och goya har uppdaterats, liksom dokumentationen för mikroprogrammet. Rensning av blobbar i drivrutinen r8822be har avslutats på grund av dess borttagning.

Källa: opennet.ru