Utgåvan av Linux-kärnan 6.0

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds lanseringen av kärnan Linux 6.0. Den betydande förändringen av versionsnumret gjordes av estetiska skäl och är ett formellt steg för att avlägsna obehaget av det stora antalet utgåvor i serien (Linus skämtade om att anledningen till bytet av versionsnummer snarare beror på att han håller på att få slut på fingrarna på händer och fötter för att räkna versionsnummer). Bland de mest märkbara förändringarna finns: stöd för asynkron buffrad skrivning i XFS, blockdrivrutin ublk, optimering av schemaläggaren, mekanism för verifiering av kärnans korrekthet och stöd för blockciffern ARIA.

Huvudnyheterna i kärnan 6.0:

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • I filsystemet XFS har stöd för asynkron buffrad skrivning lagts till med hjälp av mekanismen io_uring. Prestandatest med verktyget fio (1 tråd, blockstorlek 4 kB, 600 sekunder, sekventiell skrivning) visar att antalet in- och utdataoperationer per sekund (IOPS) har ökat från 77k till 209k, överföringshastigheten från 314MB/s till 854MB/s, och latensen har minskat från 9600ns till 120ns (80 gånger).
  • I filsystemet Btrfs har den andra versionen av protokollet för kommandot "send" implementerats, vilket möjliggör stöd för ytterligare metadata, överföring av data i större block (mer än 64K) och överföring av extenter i komprimerad form. Prestandan för direkta läsoperationer har ökat avsevärt (upp till 3 gånger) genom samtidig läsning av upp till 256 sektorer. Låsningskonflikter har minskats och verifieringen av metadata har påskyndats genom att reserverade metadata för fördröjda element har minskats.
  • I filsystemet ext4 har nya ioctl-operationer EXT4_IOC_GETFSUUID och EXT4_IC_SETFSUUID lagts till för att extrahera eller ställa in UUID-identifikatorn som lagras i superblocket.
  • I filsystemet F2FS har ett läge för låg minnesanvändning föreslagits, vilket optimerar arbetet på enheter med liten mängd RAM och gör det möjligt att minska minnesanvändningen på bekostnad av minskad prestanda.
  • Stöd för autentisering av NVMe-enheter har lagts till.
  • I servern I NFSv4 har en gräns för antalet aktiva klienter införts, som ställs in till 1024 tillåtna klienter per gigabyte RAM i systemet.
  • I implementeringen av CIFS-klienten har prestandan ökat i läget för flera kanaler.
  • En undersystem för händelsespårning i filsystemet fanotify har fått ett nytt flagga FAN_MARK_IGNORE för att ignorera specifika händelser.
  • I filsystemet Overlayfs, vid montering ovanpå ett filsystem med användaridentifieringsmappning, har korrekt stöd för POSIX-kompatibla åtkomstkontrollistor säkerställts.
  • En blockdrivrutin ublk har lagts till, som flyttar specifik logik till en bakgrundsprocess i användarutrymmet och använder io_uring-systemet.
• Minne och systemtjänster
  • Nya möjligheter har lagts till i DAMON (Data Access MONitor) systemet, vilket gör det möjligt att inte bara spåra processers åtkomst till RAM-minnet från användarutrymmet, utan också påverka minneshanteringen. Särskilt har en ny modul 'LRU_SORT' föreslagits, som säkerställer omgruppering av LRU-listor (Least Recently Used) för att öka prioriteten för vissa minnessidor.
  • Möjligheten att skapa nya minnesregioner har implementerats, med hjälp av funktioner från CXL-bussen (Compute Express Link), som används för att organisera högpresterande interaktion mellan CPU och minnesenheter. CXL gör det möjligt att ansluta nya minnesregioner som tillhandahålls av externa minnesenheter och använda dem som ytterligare resurser i det fysiska adressutrymmet för att utöka systemets RAM (DDR) eller beständigt minne (PMEM).
  • Prestandaproblem för system med AMD Zen-processorer har åtgärdats, vilka orsakades av kod som lades till för 20 år sedan för att kringgå ett hårdvaruproblem i vissa chipsets (en ytterligare WAIT-instruktion lades till för att sakta ner processorn så att chipsetet kunde gå in i viloläge). Denna ändring ledde till minskad prestanda vid belastningar som ofta växlar mellan vilotillstånd (idle) och aktivitet (busy). Till exempel, efter att kringgåendet avlägsnades, ökade genomsnittliga resultatet av tbench-testet från 32191 MB/s till 33805 MB/s.
  • Heuristiken som möjliggjorde migrering av processer till minst belastade CPU:er med hänsyn till förväntad energibesparing har tagits bort från uppgiftsschemaläggaren. Utvecklarna kom fram till att heuristiken inte gav tillräcklig nytta och att det var enklare att flytta processer utan ytterligare bedömningar varje gång en sådan flytt potentiellt kan leda till minskad energiförbrukning (t.ex. när den målinriktade CPU:n ligger på en nivå med lägre energiförbrukning). Avstängningen av heuristiken ledde till en minskning av energiförbrukningen vid intensiva uppgifter, exempelvis minskade energiförbrukningen med 5,6 % i ett videodekodningstest.
  • Optimering av uppgiftsfördelningen över CPU-kärnor har genomförts på stora system, vilket har ökat prestandan vid vissa typer av belastning.
  • Ett nytt flagg i gränssnittet för asynkron I/O, io_uring, har föreslagits: IORING_RECV_MULTISHOT, vilket möjliggör användning av "multi-shot"-läge med systemanropet recv() för att utföra flera läsoperationer från en nätverksanslutning på en gång. I io_uring har även stöd för nätverksoverföring utan mellanliggande buffring (zero-copy) implementerats.
  • Möjlighet att sätta BPF-program kopplade till uprobes i viloläge har implementerats. En ny iterator, ksym, har också lagts till i BPF för arbete med kärnans symboltabeller.
  • Den föråldrade gränssnittet "efivars" i sysfs, avsedd för åtkomst till UEFI-startvariabler, har tagits bort (virtual FS efivarfs används nu alltmer för åtkomst till EFI-data).
  • Nya rapporter för analys av lås-konflikter och den tid som processorn spenderar på att utföra kärnkomponenter har implementerats i verktyget perf.
  • Inställningen CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_PERFORMANCE_O3, som möjliggjorde kompileringsläge med optimering "-O3", har tagits bort. Det noteras att experiment med optimeringslägen kan utföras genom att överföra flaggor vid kompilering ("make KCFLAGS=-O3"), och för att lägga till inställningen i Kconfig krävs det att reproducibel prestandaprofileringsutförs, vilket visar att deployment av loopar under "-O3" ger vinster jämfört med optimeringsnivån "-O2".
  • Ett debugfs-gränssnitt har lagts till för att hämta information om hur olika "memory shrinkers" (hanterare som anropas vid minnesbrist och som packar kärnans datakonstruktioner för att minska deras minnesanvändning) fungerar.
  • Stöd för PCI-bussen har implementerats för OpenRISC- och LoongArch-arkitekturer.
  • För RISC-V-arkitekturen har en "Zicbom"-utvidgning implementerats för att hantera enheter med DMA som inte är cachikoherenta.
• Virtualisering och säkerhet
  • En RV (Runtime Verification) verifieringsmekanism har lagts till för att kontrollera korrekt drift i högpålitliga system som garanterar avsaknad av fel. Verifieringen utförs under körning genom att koppla hanterare till spårningspunkter som jämför den faktiska exekveringen med en fördefinierad referensmodell av en automat som definierar det förväntade systembeteendet. Jämförelsen med modellen under körning marknadsförs som en mer lättviktig och praktiskt genomförbar metod för att bekräfta korrekt exekvering i kritiska system, vilket kompletterar klassiska metoder för att bekräfta tillförlitlighet. Bland fördelarna med RV nämns möjligheten att säkerställa strikt verifiering utan att behöva implementera hela systemet i ett modelleringsspråk, samt en flexibel reaktion på oförutsedda händelser.
  • Kärnkomponenter för att hantera enheter baserade på Intel SGX2 (Software Guard eXtensions)-teknik har integrerats, vilket gör att applikationer kan köra kod i isolerade, krypterade minnesområden som resten av systemet har begränsad tillgång till. Intel SGX2-teknologin stöds av Intel Ice Lake- och Gemini Lake-chips och skiljer sig från Intel SGX1 genom ytterligare instruktioner för dynamisk hantering av minnet i enheterna.
  • För x86-arkitekturen har möjligheten att överföra en frö till en pseudorandom number generator genom bootloader-inställningar implementerats.
  • I LSM-modulen SafeSetID har möjligheten att hantera ändringar som görs genom anrop av setgroups() lagts till. SafeSetID möjliggör för systemtjänster att säkert hantera användare utan att öka privilegier (CAP_SETUID) och utan att få användarbehörigheter.
  • Stöd för blockchifferet ARIA har lagts till.
  • I säkerhetskontrollmodulen baserad på BPF har möjligheten att koppla hanterare till enskilda processer och processgrupper (cgroup) lagts till.
  • En mekanism för att implementera watchdog har lagts till för att identifiera frysningar av gästsysten baserat på övervakning av vCPU-aktivitet.
• Nätverkssystemet
  • Till BPF-subsystemet har hanterare lagts till för att generera och verifiera SYN-cookies. En uppsättning funktioner (kfunc) för åtkomst och ändring av anslutningars tillstånd har också lagts till.
  • Det trådlösa stacken har fått stöd för mekanismen MLO (Multi-Link Operation), definierad i specifikationen WiFi 7, som gör det möjligt för enheter att samtidigt ta emot och skicka data med hjälp av olika frekvensband och kanaler, till exempel för att etablera flera kommunikationskanaler mellan en åtkomstpunkt och en klientenhet.
  • Prestandan för den inbyggda implementeringen av TLS-protokollet i kärnan har förbättrats.
  • En kernel-kommandoradsparameter "hostname=" har lagts till, vilket gör det möjligt att ställa in värdnamnet tidigt under uppstarten, innan användarutrymmets komponenter har körts.
• Utrustning
  • I i915-drivrutinen (Intel) har stöd för dedikerade Intel Arc-grafikkort (DG2/Alchemist) A750 och A770 lagts till. En första implementering av stöd för Intel Ponte Vecchio GPU (Xe-HPC) och Meteor Lake har föreslagits. Arbetet med att stödja Intel Raptor Lake-plattformen har fortsatt.
  • I amdgpu-drivrutinen har arbetet fortsatt med att säkerställa stöd för AMD RDNA3 (RX 7000) och CDNA (Instinct)-plattformer.
  • I Nouveau-drivrutinen har koden för stöd av NVIDIA nv50 GPU:s displaymotorer omarbetats.
  • En ny DRM-drivrutin för LogiCVC-skärmar har lagts till.
  • I v3d-drivrutinen (för Broadcom Video Core GPU) har stöd implementerats för Raspberry Pi 4-kort.
  • I msm-drivrutinen har stöd för Qualcomm Adreno 619 GPU lagts till.
  • I Panfrost-drivrutinen har stöd för ARM Mali Valhall GPU lagts till.
  • Inledande stöd för Qualcomm Snapdragon 8cx Gen3-processorer som används i Lenovo ThinkPad X13s-bärbara datorer har lagts till.
  • Ljuddrivrutiner för plattformar som AMD Raphael (Ryzen 7000), AMD Jadeite, Intel Meteor Lake och Mediatek MT8186 har lagts till.
  • Stödet för Intel Habana Gaudi 2-maskininlärningsacceleratorer har lagts till.
  • Stöd för ARM SoC Allwinner H616, NXP i.MX93, Sunplus SP7021, Nuvoton NPCM8XX, Marvell Prestera 98DX2530, Google Chameleon v3 har lagts till.

Samtidigt har den latinamerikanska Stiftelsen för fri programvara skapat en helt fri version av kärnan 6.0 — Linux-libre 6.0-gnu, renad från fastvaror och drivrutiner som innehåller icke-fria komponenter eller kodavsnitt vars användningsområde är begränsat av tillverkaren. I den nya versionen har användningen av blobbar i drivrutinen CS35L41 HD-audio och drivrutinen med gränssnittet UCSI för STM32G0-mikrokontroller stängts av. DTS-filer för Qualcomm- och MediaTek-chips har städats. Avstängningen av blobbar i drivrutinen MediaTek MT76 har omarbetats. Koden för städning av blobbar i drivrutiner och subsystem för AMDGPU, Adreno, Tegra VIC, Netronome NFP och Habanalabs Gaudi2 har uppdaterats. Städningen av drivrutinen VXGE, som har tagits bort från kärnan, har upphört.

Källa: opennet.ru