Lansering av Linux-kärnan 6.19. Den nästa kärnan kommer att få nummer 7.0

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds lanseringen av Linux-kärnan 6.19. Bland de mest framträdande förändringarna: Live Update Orchestrator-systemet, stöd för PCIe Link Encryption, systemanropet listns, Zero-Copy Receive-läget i io_uring, stöd för ARM-tillägget MPAM, klp-build för att generera livpatcher, stöd för LoongArch32-arkitekturen, QoS för s2idle, optimering av auditsystemet, Intel LASS för att skydda mot Spectre, stöd för hash-algoritmerna SHA-3 och BLAKE2b, Confidential VMBus-mekanismen, TX-optimeringar i nätverksystemet, CAN XL-protokollet, API för hårdvaruaccelererad HDR-utmatning.

I tillkännagivandet av den nya versionen meddelade Linus att nästa utgåva av kärnan kommer att få nummer 7.0, eftersom det har samlats tillräckligt med utgåvor i 6.x-grenen för att byta det första numret i versionsnumret (den första versionen 6.0 skapades strax efter 5.19). Bytet av numrering sker av estetiska skäl och är ett formellt steg för att avlägsna obehag över det stora antalet utgåvor i serien. Linus skämtade om att stora siffror förvirrar honom, eftersom han inte har tillräckligt med fingrar på händer och fötter. Samtidigt finns det formellt en anledning för en betydande ändring av versionsnumret, eftersom stödet för Rust, som börjar med nästa version, har beslutats att överföras från experimentella funktioner till kärnans huvudfunktioner.

Den nya versionen omfattar 15657 korrigeringar från 2237 utvecklare, patchstorleken är 52 MB (ändringarna har påverkat 13682 filer, 794649 rader kod har lagts till, 335498 rader har tagits bort). I den föregående versionen fanns 15035 korrigeringar från 2217 utvecklare, patchstorleken var 45 MB. Cirka 40 % av alla förändringar i 6.19 relaterar till hårdvarudrivrutiner, cirka 13 % av förändringarna är relaterade till uppdatering av kod specifik för hårdvaruarkitekturer, 12 % påverkar nätverksstacken, 5 % handlar om filsystem och 3 % om interna subsystem i kärnan.

De viktigaste nyheterna i kärnan 6.19 (1, 2, 3):

• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • I Btrfs blockerar inte längre FS-kontrollprocesserna (scrub) och enhetsbyte systemets övergång till viloläge (vid viloläge sparas status för scrub-kontrollen; efter att systemet vaknat fortsätter scrub-kontrollen och enhetsbytesoperationen startas om). Stödet för blockstorlekar som överstiger minnespage-storleken har lagts till implementeringen av RAID56. Förberedelser för stöd för fscrypt har genomförts. Prestandan har förbättrats vid operationer relaterade till utrymmesreserv. Stödet för ioctl-operationen "shutdown" har lagts till, vilket gör att FS kan övergå till ett tillstånd där försök görs att avsluta redan pågående operationer, men där alla nya operationer blockeras.
  • I filsystemet Ext4 har stöd för blockstorlekar som överstiger minnespage-storleken (>4KB på x86-system) införts. Användningen av stora block möjliggör en förbättring av prestandan för buffrade skrivoperationer med i genomsnitt 50%, men minskar prestandan för direkt I/O på grund av ökad tid för kontrollsummeberäkning. Den nya versionen inkluderar också optimeringar som ökar genomströmningen vid online-defragmentering.
  • I FUSE-subsystemet har stödet för buffrat läsande med stora minnesfollan (large folios) förbättrats. Genom iomap har möjligheten att spåra delvis aktuella follan implementerats för att bara ladda data som saknas i bufferten.
  • I VFS har stöd för återkallbar katalogdelegering (recallable directory delegation) lagts till, vilket möjliggör överföring av katalogkontroll från servern klienten, så att NFS-klienten kan spåra tillståndet för katalogen baserat på lokal cache utan kontakter med NFS-servern. Om en annan NFS-klient gör ändringar relaterade till denna katalog, kommer delegationen att återkallas från den första klienten.
  • För NFS har stöd för läsning i direkt I/O-läge lagts till. Inställningarna /sys/kernel/debug/nfsd/io_cache_read och /sys/kernel/debug/nfsd/io_cache_write har implementerats för att hantera aktiveringen av caching och direkt I/O-operationer, vilket möjliggör manövrera med dessa inställningar för att minska overheaden på NFS-klientsidan vid stora in- och utmatningsoperationer.
  • I NTFS har stöd för ioctl-operationen shutdown implementerats, standardalternativen för montering "acl" och "prealloc" har aktiverats, och stöd har lagts till för tid före den 1 januari 1970.
  • För blockenheter och filsystem har separerat caching för varje CPU av objekten "bio" (Block I/O), som definierar aktiva in- och utmatningsoperationer, aktiverats som standard.
• Minne och systemtjänster
  • Kärnan har fått subsystemet Live Update Orchestrator (LUO), som möjliggör fullständig omstart och uppdatering av kärnan utan att stoppa arbetet och utan att förlora systemets, enheternas och processernas tillstånd. LUO-subsystemet bygger på den tidigare tillagda mekanismen KHO (Kexec HandOver) i kärnan och löser, utöver möjligheten att starta en ny kärna från en gammal utan att förlora systemets tillstånd, sådana uppgifter som att spara tillståndet för enheter och RAM-minne samt att säkerställa kontinuiteten i operationer relaterade till DMA och avbrottshantering. Tillståndet sparas fram till växlingen till den nya kärnan och återställs efter aktiveringen av den nya kärnan utan att störa kontinuerliga operationer med enheter som genomförs av systemet och applikationerna i användarrummet.
  • Ett systemanrop listns() har lagts till för att visa en lista över existerande namnrymder i systemet utan behov av att gå igenom /proc//ns/ för varje process.
  • I det asynkrona in- och utmatningssystemet io_uring har stöd för att placera element av olika storlekar i kö för inlämning (SQE, Submission Queue Entry) lagts till, i likhet med hur det i förra versionen tilläts att blanda storlekar på innehållet i resultatkön (CQE, Completion Queue Event). Tidigare var alla element i kön tvungna att ha samma storlek, vilket ledde till överdriven minnesanvändning på grund av nödvändigheten att använda den maximala storleken för alla element i kön.

    I io_uring har också lagt till stöd för zcrx (Zero-Copy Receive) mekanismen för att ta emot data utan kopiering mellan kärnan och användarens utrymme. Stöd för minneslayoutfrågor för SQ (Submission Queue) och CQ (Completion Queue) har lagts till, vilket gör det möjligt att få information om storleken på ringbufferten, nödvändig vid användarallokering av minne med hjälp av flaggorna IORING_SETUP_NO_MMAP och IORING_MEM_REGION_TYPE_USER.

  • För snabb spårning av stacken med hjälp av verktyg som perf har stöd för SFrame-formatet lagts till, med information om uppflätningsstacken (unwind). SFrame stöds redan i GCC och binutils, med minimal påverkan på prestandan och, till skillnad från DWARF-formatet, innehåller endast den minimala uppsättning information som krävs för stackspårning.
  • Stöd har lagts till i perf-verktyget för en enhetlig beskrivning av mätvärden och händelser i JSON-format, samt för uppskjuten uppflätning (deferred unwinding) av stacken i användarens utrymme.
  • För AMD-processorer har en mekanism för datainmatning i cachen implementerats, vilket gör att in- och utmatningsenheter kan sätta in data direkt i CPU:ns L3-cache utan att först placera dem i RAM.
  • Stöd för MPAM (Memory System Resource Partitioning and Monitoring) har lagts till, en tillägg till ARMv8-A instruktionens arkitektur som gör det möjligt att märka varje minnesåtkomst med en sektionsidentifierare (PARTID, Partition ID) och en övervakningsgruppsidentifierare (PMG, Monitoring Group ID). I förhållande till PARTID kan resursanvändning som minnesbandbredd eller cachestorlek begränsas så att en uppsättning uppgifter inte tar all resurs. I övervakningssammanhang kan kombinationen av PMG och PARTID användas för att spåra minnesresursanvändning under särskilda typer av belastning.
  • Vid en felaktig avslutning av en process efter att ha mottagit en signal kan en annan process, som har pidfd för den avslutade processen, nu avgöra vilket signalnummer som ledde till processens avslutning.
  • Implementeringen av omstartbara sekvenser (restartable sequences) har omarbetats, vilket gör att applikationer kan organisera en pseudo-atomär oavbruten utförande av en grupp instruktioner (om en annan tråd avbryter, görs ett nytt försök att utföra sekvensen). Den nya implementationen kännetecknas av en mer hög prestanda.
  • För BPF-program har instruktionerna BPF_JMP, BPF_X och BPF_JA implementerats för att utföra indirekta hopp till en viss position i övergångstabellen. Konceptet dynamiska pekare (dynptr) har lagts till, vilket gör det möjligt att läsa data från strukturerade filer. Möjligheten att fästa flera byte med metadata till nätverkspaket har lagts till.
  • Python-moduler som används för att behandla dokumentation för kärnan har flyttats till en separat katalog tools/lib/python.
  • Funktionen mempool_alloc_bulk() har lagts till för säker allokering av element från minnespoolen för flera objekt på en gång.
  • Överföringen av ändringar från Rust-for-Linux-grenen har fortsatt, relaterade till användningen av Rust som ett andra språk för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler (Rust-stöd är inte aktiverat som standard och kräver inte att Rust ingår bland de obligatoriska byggberoendena för kärnan). I den nya versionen har biblioteket "syn" med en Rust-kodparser lagts in i kärnan, vilket förenklar skrivandet av avancerade makron. Möjligheterna för biblioteken kernel, pin-init och rbtree har utökats. Biblioteket 'num' med typ Integer för hantering av heltal har lagts till. Stödet för heltalsparametrar har lagts till i makrot "module!". Möjligheten att ange parametrar vid inläsning av kärnmoduler skrivna i Rust har implementerats. Abstraktioner för I2C- och PWM (Pulse Width Modulation) subsystemen har genomförts.
  • Makrot "at_least" har lagts till (till exempel, "param[at_least 7]", som anger den minimi tillåtna storleken på arrayen som skickas till funktionen. Om en array med färre element skickas till funktionen kommer kompilatorn att avge en varning.
  • Ett skript kallat klp-build har lagts till för att generera kärnmoduler som gör ändringar i den körande kärnan (livepatch) baserat på en patchfil. Ändringar har gjorts i verktyget objtool för att möjliggöra skapande av live-patchar.
  • I User-mode Linux (kör kärnan som en användarprocess) har ett begränsat stöd för flertrådighet lagts till, men trådar inom en och samma process kan fortfarande inte köras samtidigt. Portningen av User-mode Linux till biblioteket nolibc har påbörjats.
  • Stödet för arkitekturen LoongArch32 (LA32R, LA32S) har lagts till utöver LoongArch64.
  • Möjligheten att ställa in QoS-gränser för processorers väckningsintensitet i energisparläge s2idle (Suspend-To-Idle) har lagts till, vilket fryser körningen av processer i användarrummet men håller vissa kärnhandläggare aktiva.
  • Stöd för hantering av minnessidan för IOMMU (Input-Output Memory Management Unit) kontroller har lagts till, vilket utför översättning av virtuella adresser som är synliga för hårdvaran till fysiska adresser, med möjlighet att filtrera DMA-operationer baserat på virtuella adresser samt begränsa och isolera I/O-operationer.
  • I händelser av spårning av systemanrop har möjligheten att läsa buffertar från användarutrymmet och inkludera deras innehåll (till exempel filnamn) i resultaten av spårningen implementerats.
  • Vaktminnessidor (guard page), där åtkomst orsakar ett undantag och en avbrott av processen (SIGSEGV), markeras nu med en speciell etikett i filen /proc/PID/smaps.
  • Möjligheten att hantera stora minnessidor (transparent huge page) i privat minne för zonerade enheter har lagts till.
  • I zram-enheten, som används för komprimerad lagring av byteswapdatalagringsutrymme i minnet, har stöd för utsättning av flera 'bio' (Block I/O) strukturer i batchläge (writeback batching) implementerats.
  • Typografin "Terminus 10×18" har lagts till, vilket förbättrar läsbarheten av information från konsolen på bärbara skärmar med medelhög upplösning (1440×900).
  • Arbetet i auditsubsystemet har optimerats betydligt — en halvering av overheadnoteringen noteras.
• Virtualisering och säkerhet
  • Stöd har lagts till för den funktion som tillhandahålls av Intel-processorer för separation av linjärt adressutrymme (LASS, linear address-space separation), vilket möjliggör att hårdvaran separerar adresseringsområden för användarrummet och kärnan för att öka säkerheten. Adressutrymmet separeras baserat på den mest signifikanta biten av adressen — hälften av adressutrymmet med den mest signifikanta biten satt används för kärnan, medan den nedre delen används för användarrummet. I ett tidigt skede av instruktionernas utförande (före spekulativ utförande) genomförs en kontroll för att avgöra om användarrummet har tillåtelse att komma åt adresser med den mest signifikanta biten, och vice versa. Denna typ av separation gör det möjligt att blockera kärnminnesläckor till användarrummet via sidokanaler även vid spekulativ utförande av instruktioner, vilket ger möjlighet att använda LASS för att skydda mot angripare av typen Meltdown och Spectre, utan stora resurskostnader.
  • En funktion för att aktivera säkerhetsförstärkande tillägg för PCI Express-bussen har lagts till — PCIe Link Encryption och PCIe Device Authentication, som gör det möjligt att bekräfta äktheten och kryptera kommunikationskanalen mellan PCIe-enheten och den virtuella maskinen, som skyddas genom Intel TDX (Trusted Domain Extensions) och AMD SEV-SNP (Secure Nested Paging). De implementerade teknologierna förhindrar att data i DMA-trafik fångas, analyseras och manipuleras vid tillgång till värdsystemet eller andra enheter.
  • Den inbyggda kryptografiska biblioteken har lagts till med stöd för algoritmerna SHA-3 (SHA3-224, SHA3-256, SHA3-384, SHA3-512) SHAKE128, SHAKE256 och BLAKE2b.
  • För LSM-moduler (Linux Security Modules) och särskilt för SELinux har möjligheten att spåra skapandet av memfd-deskriptorer implementerats för att tillämpa säkerhetspolicyer på relaterade objekt.
  • I LSM-modulen IPE (Integrity Policy Enforcement), som definierar den generella integritetspolicyn för hela systemet, har stöd för flaggan AT_EXECVE_CHECK lagts till i funktionen execveat(), vilket inkluderar en integritetskontroll av skriptet innan det körs av en tolk.
  • Primitiverna scoped_user_read_access(), scoped_user_write_access och scoped_user_rw_access() har lagts till för begränsad tillgång till data i användarrummet med skydd mot spekulativa attacker.
  • Stöd för Confidential VMBus-mekanismen har lagts till, som används i HyperV-hypervisorn för att möjliggöra en skyddad interaktion mellan gästsystemet som körs i konfidentiellt läge (med minneskryptering och registerisolering baserat på AMD SNP- och Intel TDX-teknologier) och paravisorn som ansvarar för åtkomst till enheter som behandlar konfidentiella uppgifter.
  • Möjligheten att överföra information om processer som har avbrutits (för att generera coredump) via pidfd-mekanismen har lagts till. PIDFD-identifieraren kopplas till en specifik process och ändras inte, medan PID kan kopplas till en annan process efter att den aktuella processen har avslutats, som är kopplad till denna PID. Användningen av pidfd gör det möjligt att förhindra attacker som byter ut en avbruten suid-process mot en annan process och uppnå ett kappläget direkt efter att kärnan har börjat bearbeta avbrottet, men innan kontrollen av hanteraren i användarutrymmet av processparametrarna.
• Nätverkssystemet
  • Nätverksunderstöd har optimerats för att förbättra effektiviteten i datatransmission (TX). Att avlägsna spin-låsningen från funktionen __dev_queue_xmit() och istället använda den låsfria strukturen llist har gjort det möjligt att fyrdubbla prestandan under hög belastning och dubbla paketutsändningsintensiteten vid minskad CPU-belastning.
  • Möjligheten att inaktivera systemgränser för minnesanvändning har lagts till för specifika nätverkssocketar (i så fall kommer gemensamma minnesgränser som anges för separata containrar att användas). För att hantera avstängning av begränsningar föreslås sysctl net.core.bypass_prot_mem och flaggan SK_BPF_BYPASS_PROT_MEM i funktionen bpf_setsockopt.
  • Stöd för RFC 5837-tillägget har lagts till, som lägger till information om inkommande nätverksgränssnitt i ICMP-meddelanden "Time Exceeded" som returneras vid utgång av livstid (TTL) för paket, vilket ger mer detaljerad information vid spårning av rutter med traceroute-verktyget.
  • Stöd för kontinuerlig aktiv polling (busy polling) i en separat kärntråd har lagts till för att extrahera deskriptorer från RX/TX-köer för applikationer som kräver minimala fördröjningar.
  • Stöd för protokollet CAN XL (Controller Area Network eXtended Length) har lagts till, där storleken på datarutorna har ökat till 2048 byte för att möjliggöra integration med TCP/IP-nätverk, och möjligheten till tunneling av Ethernet-ramar har implementerats, och stöd för pulsbred-modulering har lagts till, vilket gör det möjligt att överföra data med hastigheter om 20 Mbit/s och högre.
  • Stöd för strukturen sockaddr_unsized har lagts till, en variant av strukturen sockaddr som använder en array med flexibla element istället för en array av fast storlek (sa_data[] istället för sa_data[14], vilket i grunden användes för att referera till andra strukturer av större storlek).
  • Möjligheten att använda funktionerna getsockname och getpeername genom io_uring-systemet har lagts till.
  • Sysctl net.ipv4.tcp_rcvbuf_low_rtt och net.ipv4.tcp_comp_sack_rtt_percent har lagts till för att optimera TCP.
  • Stöd för länkar med en kapacitet på 1600 Gbps (1.6T) har lagts till.
• Utrustning
  • Ett API har lagts till i DRM-subsystemet (Direct Rendering Manager) för att utnyttja hårdvarufunktioner för färgkonvertering, vilket gör att sådana konverteringar kan utföras utan att använda shaders eller köra kod på CPU. För att visa innehåll på HDR-monitorer kan komplexa färgkonverteringar nu utföras av displaykontrollen vid skedet innan och efter lagerblandning, istället för programvarubaserad kompositing av innehållet i den slutliga visningsbufferten. Förutom att minska overhead och energiförbrukning vid HDR-återgivning, kan den föreslagna funktionen användas för korrekt färgåtergivning i videoredigerare eller bildredigerare.
  • Drivern 'ethosu' för NPU Arm Ethos U65 och U85, avsedda för hårdvaruaccelerering av körning av AI-modeller, har lagts till.
  • I i915-drivrutinen för GPU Lunar Lake och nyare har stöd för hårdvaruökning av bildskärpa (Sharpening) lagts till.
  • Arbetet med drm-drivern (Direct Rendering Manager) Xe för GPU:er baserade på Intel Xe-arkitekturen, som används i Intel:s Arc-grafikkort och integrerad grafik med början från Tiger Lake-processorerna, har fortsatt. Inledande stöd för Xe3P-arkitekturen, som används i GPU Crescent Island och familjen av processorer med integrerad grafik Nova Lake, har lagts till.
  • Drivrutinen AMDGPU har fullständig support för AMD:s grafikkort i GCN-familjen 1.0 "Southern Island" och 1.1 "Sea Islands", som tidigare använde Radeon-drivrutinen. Drivrutinen AMDGPU har nått paritet med Radeon-drivrutinen och aktiverats för de angivna GPU:erna som standard. GCN 1.x-kort producerades mellan 2012 och 2019 och omfattar modeller som Radeon HD 77xx/78xx/79xx/87xx/88xx/89xx, Radeon R9 280, FirePro W4000-W9000, Radeon Sky 700/900, Radeon R9 265/270/370, Radeon R9 290/390, HD 7790/8870 samt andra grafikkort från Radeon Rx 200/Rx 300-familjerna. Förutom en genomsnittlig prestandaökning på 24% har övergången till AMDGPU möjliggjort stöd för grafiskt API Vulkan 1.3 för dessa GPU:er. Dessutom har stöd för analoga kontakter och Video Coding Engine 1.0 lagts till i AMDGPU, och DC-stacken (Display Core) har aktiverats som standard för GPU:er baserade på mikroarkitekturen Bonaire (Radeon HD 7700).
  • I drivrutinen Nouveau har stöd för hårdvaruacceleratorn NVJPG, som finns i SoC Tegra210, införts.
  • I drivrutinen Panthor har stöd för GPU Mali-G1 lagts till samt grundläggande stöd för chippet MediaTek MT8196.
  • Stöd för ljudsystemet i Intel Nova Lake S-chips, bärbara HP-datorer med HDA CS35L41, samt ljudgränssnitten CIX IPBLOQ HD och Onkyo SE-300PCIE har tillkommit.
  • Integrationen av komponenter i Nova-drivrutinen för NVIDIA GPU:er, som är utrustade med GSP-firmware som används från NVIDIA GeForce RTX 2000-serien baserad på mikroarkitekturen Turing, har fortsatt. Drivrutinen är skriven i Rust. I den nya versionen har arbetet på RPC inletts och implementeringen av GSP (GPU System Processor) har slutförts.
  • Stöd för ARM-plattformar, SoC och enheter har lagts till: Bananapi r4 pro, LinkEase EasePi R1, Qualcomm MSM8937 (Snapdragon 430), Renesas R-Car X5H, FriendlyElec NanoPi R76S, TI AM62L, Black Sesame Technologies C1200, Aspeed AST2600, Genio 1200 EVK, grinn geniosbc-510/700, Tanix TX9 Pro, Radxa Dragon Q6A, Tinker Board 3/3S, Aquila AM69, phyBOARD-Segin-i.MX91, i.MX 95 Verdin Evaluering Kit, Toradex SMARC iMX95, VIDIA Jetson Nano 2GB, Renesas rz/g3s, Indiedroid Nova, 24 olika varianter av Enclustra Mercury-kort.
  • Stöd har lagts till för smartphones och surfplattor baserade på SoC Mediatek MT6582 (Alcatel yarisxl), Nvidia Tegra124 (Xiaomi Mi Pad) och Qualcomm MSM8939 (ASUS ZenFone 2). Stöd för laptops baserade på SoC Qualcomm sdm850, såsom Huawei MateBook E 2019, har lagts till.
  • Stöd för SoC och kort baserade på RISC-V-arkitekturen har lagts till: OrangePi R2S, OrangePi RV, Anlogic dr1v90, Tenstorrent Blackhole.

Samtidigt har den latinamerikanska stiftelsen för fri programvara skapat en helt fri kärnvariant 6.19 — Linux-libre 6.19-gnu, som är rensad från firmware och drivrutiner som innehåller icke-fria komponenter eller kodavsnitt vars användningsområde är begränsat av tillverkaren. I version 6.19 har koden för att ladda binär firmware tagits bort från SDCA-ljudsystemet. Kod för att rensa blobbar i drivrutinerna Intel XE, Nova-Core, Qualcomm Iris, Venus och Q6V5, TI PRUeth, Intel iwlwifi, Marvell mwifiex, FourSemi fs210x, Realtek rt1320 och ljudkodarna TI tas2783 har uppdaterats. Rengöring av blob-namn i dts-filer (devicetree) för ARM-chip har genomförts. Rengöringen av drivrutinen STM C8SECTPFE DVB, som tagits bort från kärnan, har avbrutits.

Källa: opennet.ru