Utgåvan av Linux-kärnan 6.15

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds släppet av Linux-kärnan 6.15. Bland de mest märkbara ändringarna: en revisionsmekanism i Landlock, en funktion för att låsa minnesmappning, fwctl-subsystemet, Nova-drivrutinen för NVIDIA GPU:er, implementeringen av en värdsystem för hypervisorn Hyper-V, stöd för zonerade lagringsenheter i XFS, optimering av nätverksunderlaget, scrub-verifiering i Bcachefs, samt möjligheten att kontrollera operationer via io_uring.

I den nya versionen har 15945 korrigeringar gjorts av 2154 utvecklare, storleken på patchen är 59 MB (ändringar berör 13596 filer, 739608 rader kod har lagts till, 312168 rader har tagits bort). I den föregående versionen fanns 12115 korrigeringar av 1984 utvecklare, patchens storlek var 39 MB. Ungefär 41% av alla som presenterats i 6.15 ändringar relaterar till enhetsdrivrutiner, cirka 16% förändringar har att göra med uppdateringen av kod specifik för hårdvaruarkitekturer, 13% är relaterade till nätverksstacken, 5% till filsystem och 4% till interna subsystem i kärnan.

De viktigaste nyheterna i kärnan 6.15:

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • Mekanismen fanotify har fått möjligheten att övervaka händelser för montering och avmontering.
  • I XFS har stöd för zonerade lagringsenheter lagts till (indelning i zoner av blockgrupper eller sektorer där endast sekventiell tillägg av data med uppdatering av hela blockgruppen är tillåten). En flagga för rwf_dontcache har lagts till för att inaktivera caching vid skrivning. Mogligheten för atomär skrivning av flera datablokker har implementerats.
  • I Btrfs har möjligheten att ange negativa komprimeringsnivåer med zstd (från -15 till -1, exempelvis 'compress=zstd:-5') vid montering införts, vilket ger högre hastighet på bekostnad av lägre komprimeringseffektivitet. Caching av filvägar har förbättrats (vid utförd test har operationen 'send' blivit 30% snabbare). Stöd för blockstorlekar på 2 KB har lagts till.
  • I EXT4 har prestandan vid återspelning av loggar med ett mycket stort antal återkallade poster ökat (belastning som är typisk för partitioner under filsystemet Lustre). En linjär sökning av 'dentry' poster (interna representationer av katalogelement) har implementerats, vilket löser problem med åtkomst till vissa filer i läge utan hänsyn till teckenens versaler. Funktionaliteten för monteringsalternativet 'errors=remount-ro' har förbättrats. Stabiliteten vid hantering av skadade filsystem har stärks.
  • I F2FS har ioctl implementerats för att hämta information om prioriteringen av in-/utdataoperationer för en angiven fil. Arbetet med att övergå till användning av sidans minnessidor (page folios) har genomförts.
  • I Bcachefs har läget "scrub" lagts till, vilket möjliggör kontroll av korrekt läsning av all data och metadata från filsystemet. Vid upptäckta fel inleds en återställningsprocedur. Bcachefs har också fått stöd för att arbeta med filsystem där blockstorleken är större än sidstorleken. Formatet för diskstrukturerna i Bcachefs har stabiliserats (kommande förändringar av formatet kommer att genomföras som valfria tillägg).
  • I EROFS har stöd för 48-bitars adressättning av block lagts till.
  • I FUSE-subsystemet har sysctl default_request_timeout och max_request_timeout implementerats för att ställa in tidsgränser för utförande av förfrågningar, vilket möjliggör övervakning av hängande FUSE-komponenter som körs i användarrummet. Den maximala filnamnslängden i FUSE har ökat till 1024 tecken.
  • I systemanropet statmount() har möjligheten att hämta information om mappningen av användar-ID:n för monterade filsystem lagts till, vilket används för att matcha filer för en specifik användare på en monterad främmande partition med en annan användare i det aktuella systemet.
  • Möjligheten att skapa en monteringspunkt med en annan mappning av användar-ID:n än den ursprungliga monteringspartitionen har implementerats.
  • Ändringar har gjorts i API:t för hantering av montering för att förenkla skapandet av komplexa hierarkier av filsystem utan att avslöja vissa delar av filsystemen som måste hållas dolda.
  • I subsystemet för blockenheter har stöd för hårdvaruenheter för skydd av krypteringsnycklar lagts till.
  • I SMB-filsystemet har alternativet is_network_name_deleted implementerats, och läget smb_server_kerberos5 är aktiverat som standard.
  • För OverlayFS har monteringsalternativet "override_creds" lagts till, vilket gör att åtkomsten till de lägre lagren av lagringen kommer att använda de inloggningsuppgifter som används av den anropande användaren, istället för den som utförde monteringen. Denna ändring gör att man vid montering av OverlayFS kan kräva en användare med CAP_SYS_ADMIN-behörighet, men använda filsystemet med inloggningsuppgifter utan denna privilegium.
  • I exFAT har filborttagningsoperationer påskyndats. Istället för att skicka "avbryt"-begärningar individuellt för varje frigjord kluster av den borttagna filen grupperar drivrutinen nu begärningarna. I ett test minskade tiden för att ta bort en fil på 80 GB från 286 sekunder till 1,6 sekunder.
  • Alla pseudo-FS samt FS EXT2 har övergått till att använda det nya API:et för montering av partitioner.
  • Koden för att stödja filsystem SYSV (SystemV/386, Xenix och Coherent) har tagits bort, vilket från och med 2023 har klassificerats som obsolet (orphaned).
• Minne och systemtjänster
  • Den minimala versionen av GCC som krävs för att kompilera kärnan har höjts till 8.1, och Clang till 15.0.0.
  • En underavdelning för fwctl (Firmware Control) har lagts till, som tillhandahåller API för säker hantering av fastvaror och exekvering av hanterare på fastvaror från användarutrymmet. Drivrutiner för CXL-enheter (Compute Express Link), Ethernet-adaptrar från Mellanox ConnectX (mlx5) och servicekort från AMD/Pensando har utvecklats baserat på fwctl.
  • Möjligheterna i mekanismen pidfd har utökats, vilket möjliggör användning av identifierare kopplade till specifika processer och, till skillnad från pid, inte kan återtilldelas. Det har blivit möjligt att extrahera data om statusen för en process, identifierad via pidfd, efter att förälderprocessen fått bekräftelse på att barnprocessen har avslutats (reaped) och dess resurser har frigjorts. En flagga, PIDFD_SELF, har lagts till i systemanrop, vilket gör att processen kan referera till sig själv.
  • Stöd för tillägg för arkitekturen RISC-V har implementerats: BFloat16, Zaamo (atomära operationer med minne), Zalrsc (Load-Reserved/Store-conditional) och ZBKB (bitoperationer för kryptografi).
  • Vid spårning har möjligheten att spara argumenten för anropade funktioner och deras visning i spårningsloggar säkerställts.
  • I det asynkrona in-/utgångssystemet io_uring har stöd för att läsa information om epoll-händelser lagts till. Användningen av io_uring för att hantera epoll-händelser minskar antalet kontextbyten och möjliggör hantering av flera epoll-händelser samtidigt.
  • I eBPF-systemen har verifiering av program med loopar förbättrats. Nya instruktioner "timed_may_goto", "load-acquire" och "store-release" har lagts till. Möjlighet att ändra utökade filattribut från BPF-program erbjuds. Funktionen try_alloc_pages() har lagts till, som syftar till att allokera minne när det finns stor sannolikhet för att operationen misslyckas (när BPF-program körs i begränsade sammanhang).

    En ny låsprimtiv, rqspinlock (Resilient Queued Spin Lock), har implementerats för att upptäcka situationer som leder till dödlägen under körning. Den nya primtiven möjliggör att ladda BPF-program för vilka verifieraren inte garanterade korrekt funktion med lås.

  • Tillförlitligheten vid allokering av stora minnessidor (huge-page) har avsevärt ökat.
  • Beräkningarna av CRC64-kontrollsummor på x86-system har avsevärt accelererats. Bland annat används nya vektoriserade instruktioner från AVX-512-uppsättningen för att förbättra hastigheten. I vissa situationer har prestandan ökat 100 gånger.
  • Överföringen av ändringar från Rust-for-Linux-grenen fortsätter, som rör användningen av Rust-språket som ett andra språk för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler (Rust-stödet är inte aktiverat som standard och leder inte till att Rust inkluderas som en obligatorisk byggberoende för kärnan). Möjlighet att använda makrot "#[kunit_tests()]" i kärnkoden för att köra enhetstester har lagts till. Stödet för ARMv7-arkitekturen har lagts till. Modulerna dma och hrtimer med Rust-bindningar för DMA (tillagda av Linus som en bypass till maintainern som sedan avgick) och högupplösta timers har implementerats. Modulerna 'list', 'str', 'sync', 'error' och 'alloc' har utökats. Stödet för den nya syntaxen '&raw' (raw_ref_op) har lagts till.
  • I perf-systemet har möjligheten till profilering av fördröjningar implementerats, med information från schemaläggaren.
  • En ny kärnkommandoradsparameter "traceoff_after_boot" har lagts till, vilket inaktiverar spårning efter att kärnan har laddats och init-processen har startat. Parametern kan användas vid diagnostik av startrelaterade problem, vilket garanterar att insamlad spårningsdata under uppstarten inte skrivs över.
  • Stödet för 32-bitars x86-system som har mer än 8 CPU och 4 GB RAM har upphört. Sådan hårdvara har länge slutat tillverkas, och system som kräver sådana resurser har övergått till 64-bitars CPU.
  • Ändringar har införts i implementeringen av POSIX-timrar, vilket gör det möjligt för verktyget CRIU (Checkpoint/Restore in Userspace) att spara och återställa timer-id.
• Virtualisering och säkerhet
  • Möjligheten att använda Linux som rotmiljö (Dom0, root partition) för hypervisorn Hyper-V (Microsoft Hypervisor) har lagts till. Värdmiljön ansvarar för att hantera hypervisorn, organisera start av gästsystem, fördela resurser och möjliggöra interaktion virtuella maskiner med hårdvaran. Hantering av hypervisorn Hyper-V i Linux sker via enheten /dev/mshv.
  • Modulen Landlock, som ger obehöriga program medel för att begränsa användningen av objekt i Linux-kärnan (filhierarkier, nätverksocketar, ioctl m.m.), har fått en revisionsmekanism. Revisionssystemet gör det möjligt att noggrant bedöma orsakerna till de åtkomstblockeringar som görs vid användning av Landlock, samt att förstå när och vilken operation som blockerades, varför blockeringen utfördes och vilken regel som trädde i kraft.
  • Möjligheten att implementera hanterare i LSM-moduler (Linux Security Modules) har lagts till, vilka kontrollerar åtkomst till asynkron I/O-systemet io_uring och möjliggör blockering av användningen av io_uring för att kringgå åtkomstbegränsningar till systemanrop. En sådan hanterare är implementerad i LSM-modulen SELinux.
  • I SELinux har det blivit möjligt att tillämpa policys på alla typer av data som laddas av kärnan, inklusive firmware-avbilder, säkerhetspolicys och certifikat.
  • En inneslutningsläge (seal) för vissa minnesmappningsoperationer som utförs av kärnan i processens adressutrymme har lagts till. Inneslutning överför mappningen till ett skrivskyddat läge och förhindrar ändringar vid utnyttjande av sårbarhet. Åtgärden omfattar mappning av vDSO, vsyscall, vvar, sigpage och uprobes. Standardläget är avaktiverat eftersom det kan störa vissa applikationers funktion. En bygginställning CONFIG_MSEAL_SYSTEM_MAPPINGS har lagts till för att aktivera detta.
• Nätverkssystemet
  • Arbetet med att bli av med den globala låsningen RTNL (rtnl_lock) i nätverksstacken och att omvandla den till lås kopplade till separata nätverksnamnrymder har fortsatt.
  • Den initiala funktionen för att ta emot nätverkspaket via io_uring har lagts till, vilket kopierar innehållet direkt till programmet i användarens minnesutrymme utan mellanlagring (zero-copy). I genomförda tester tillät förändringen att hantera trafik genom en 200-gigabit-kanal med en enda CPU-kärna.
  • Sysctl tcp_rto_max_ms och TCP-socketalternativet TCP_RTO_MAX_MS har implementerats, genom vilka den maximala tiden mellan paketåterutsändningar kan ställas in.
  • En serie callback-anrop för att få information om tid från olika ställen i nätverksstacken har lagts till i BPF, vilket kan användas för att diagnostisera problem med nätverksfördröjningar.
  • Prestandaförbättringar av nätverksoperationer har lagts till:
    • Optimeringen GRO (Generic Receive Offload), som kombinerar flera små paket till ett stort, används nu vid omkoppling av paketbehandling till en annan CPU (för belastningsbalansering) när man använder XDP-systemet (eXpress Data Path), som möjliggör behandling av paket på nätverksdrivrutinsnivå innan de skickas till nätverksstacken. Prestandavinsten för behandling av TCP-flöden från tillämpningen av optimeringen kan nå upp till två gånger.
    • Under kraftig belastning har prestandan hos funktionen connect() ökat med upp till två gånger genom att ersätta spin-låsningen med RCU-synkroniseringsmekanismen (Read-Copy-Update) vid sökning av poster med information om anslutningens parter (käll- och mål) och portar. IP-adresser Dessutom har en optimering av hashning genomförts, vilket har gett ytterligare en prestandaökning på 229%.
    • Implementeringen av MPTCP (Multipath TCP), en utvidgning av TCP-protokollet för att möjliggöra leverans av paket samtidigt över flera vägar genom olika nätverksgränssnitt kopplade till olika IP-adresser, har påskyndats. MPTCP i läget med en ström har ökat med 29%.
    • I netfilter har sökoperationer för rutter i FIB (Forwarding Information Base) avbrutits när en socket finns. Tack vare denna optimering har prestandan ökat med 20%.
    • Prestandan för UDP under flodförhållanden har ökat med 10% genom att utesluta onödiga operationer med strukturen sk_tsflags vid mottagning av paket.
  • En drivrutin med implementering av protokollet MCTP-over-USB har lagts till.
• Utrustning
  • En initial implementation av Nova-drivrutinen för NVIDIA GPU:er med GSP-firmware, som används från serien NVIDIA GeForce RTX 2000 baserad på mikroarkitekturen Turing, har accepterats i kärnan. Drivrutinen är skriven i Rust. I första steget har endast ramverket nova-core lagts till, som omfattar ungefär 400 kodrader och implementerar en grundläggande nivå av abstraktioner över mjukvarugränssnitten för GSP-firmware. I nästa steg planeras det att inkludera DRM-drivrutinen nova-drm (Direct Rendering Manager) för att interagera med GPU från användarutrymmet, samt VFIO-drivrutinen med en vGPU-hanterare, som möjliggör användning av virtuella NVIDIA GPU:er i virtualiseringssystem.
  • Arbetet med drm-drivrutinen (Direct Rendering Manager) Xe för GPU:er baserade på Intel Xe-arkitekturen, som används i Intel-grafikkort i Arc-familjen och integrerad grafik från Tiger Lake-processorer, har fortsatt. Stöd för SVM (Shared Virtual Memory), en komponent i DRM-ramverket som hanterar delad minne som används av både CPU och GPU, har lagts till.
  • Nya GPU-ID har lagts till i i915-drivrutinen.
  • I Nouveau-drivrutinen har GSP RPC omarbetats och drm_slave_encoder-gränssnittet har integrerats.
  • Stöd för DCN36-arkitekturen (Display Core Next) har implementerats i AMDGPU-drivrutinen. Möjligheten att ställa in egna ljuskurvor som används för att korrigera ljusstyrkan på skärmen har lagts till.
  • Stöd för Qualcomm Adreno 623 GPU har lagts till i adreno-drivrutinen.
  • Stöd för Apple Touch Bar pekskärmar har lagts till.
  • Stöd för den andra versionen av eUSB2-tillägget (eUSB2V2 – Embedded USB2 Version 2.0) har lagts till, vilket möjliggör sänkning av driftsvoltage (ner till 1,2 volt) och ökar prestandan för USB 2.0. Överföringshastigheten i eUSB2V2 kan nå 4,8 Gbps, vilket är tio gånger snabbare än de vanliga 480 Mbps som är typiska för USB 2.0. eUSB2V2 gör det möjligt för bärbara datorstillverkare att utrusta sina enheter med högupplösta webbkameror, samtidigt som de använder den inbyggda USB2-bussen för att ansluta dem.
  • Stöd för Intel Killer E5000 (RTL8126) Ethernet-adaptrar har lagts till.
  • Stöd för skärmpaneler Visionox RM692E5, Rockchip w552793dba-v10, kingdisplay-kd110n11-51ie och starry-2082109qfh040022-50e har lagts till.
  • En drivrutin för bärbara datorer Samsung Galaxy Book har lagts till.
  • Stöd för ljudsystemen Presonus Studio 1824c, Jabra Evolve 65 har lagts till. Stöd har lagts till för DSP-moduler: AMD ACP 7.x, AWINC WM88166, Everest ES8388, Intel AVS PEAKVOL och GAIN. Ljudstöd på bärbara datorer från ASUS, HP och Lenovo har förbättrats.
  • Stöd för ARM-plattformar, SoC och enheter har lagts till: Arm Morello, AMD (Xilinx) Versal NET, Google Pixel Pro 6, NetCube Kumquat, MYIR Remi Pi, Huawei Matebook E Go, Milk-V Jupiter ST STM32MP2, Mediatek MT8370, Apple T2, Skov (i.MX8MP), EVK (i.MX95), Rockchip RK35xx, Allwinner A523, 11 Toradex-kort baserade på i.MX6.

Samtidigt har den Latinamerikanska Fonden för fri programvara skapat en helt fri version av kärnan 6.15 – Linux-libre 6.15-gnu, rensad från firmware och drivrutiner som innehåller icke-fria komponenter eller koder vars användning är begränsad av tillverkaren. I utgåvan 6.15 har uppladdning av blobbar i drivrutinerna nova, Qualcomm iris v4l2, Airoha NPU, Tehuti Networks TN40xx 10G ethernet, Realtek 8814A wifi, Apple Silicon SoC touchscreen, Renesas UFS och aw88166 ljud neutraliserats. Rengöringen av drivrutinen Spider 1Gb ethernet, som har tagits bort från kärnan, har upphört. Länkar till tivifierade binärfiler har tagits bort. Blockering av uppladdning av blobbar från kod skriven i Rust har genomförts.

Källa: opennet.ru