Släpp av Linux-kärnan 6.2

Efter två månader av utveckling presenterade Linus Torvalds släppet av Linux-kärnan 6.2. Bland de mest framträdande förändringarna: stöd för kod under Copyleft-Next-licensen har tillåtits, RAID5/6-implementeringen i Btrfs har förbättrats, integrationen av Rust-språkets stöd har fortsatt, overheaden för skydd mot Retbleed-attacker har minskats, möjligheten att reglera minnesanvändningen under bakåtskrivning har lagts till, en mekanism för balanshantering av TCP (Protective Load Balancing) har lagts till, en hybridmekanism för skydd av körordens utförande (FineIBT) har lagts till, i BPF har möjligheten att definiera egna objekt och datatyper införts, verktyget rv (Runtime Verification) har inkluderats, och energiförbrukningen i implementationen av RCU-lås har minskat.

I den nya versionen har 16843 korrigeringar från 2178 utvecklare accepterats, patchens storlek är 62 MB (ändringarna berör 14108 filer, 730195 kodrader har lagts till och 409485 kodrader har tagits bort). Ungefär 42% av alla förändringar i 6.2 är relaterade till enhetsdrivrutiner, cirka 16% av förändringarna har att göra med uppdatering av hårdvaruarkitektur-specifik kod, 12% relaterar till nätverksstacken, 4% till filsystem och 3% till kärnans interna subsystems.

Huvudnyheterna i kärnan 6.2:

• Minne och systemtjänster
  • Det har blivit tillåtet att inkludera kod och förändringar i kärnan som tillhandahålls under licensen Copyleft-Next 0.3.1. Licensen Copyleft-Next har skapats av en av upphovsmännen till GPLv3 och är helt kompatibel med GPLv2, vilket bekräftats av jurister på företagen SUSE och Red Hat. Jämfört med GPLv2 är Copyleft-Next betydligt mer kompakt och lättare att förstå (inledningen och nämningen av föråldrade kompromisser har tagits bort), den definierar tidsramar och procedurer för att åtgärda överträdelser och tar automatiskt bort copyleft-kraven för föråldrade verk som är över 15 år gamla.

    Copyleft-Next innehåller också en punkt om att ge rättigheter till patenterad teknik, vilket, till skillnad från GPLv2, gör denna licens kompatibel med Apache 2.0-licensen. För att säkerställa full kompatibilitet med GPLv2 anges det i texten till Copyleft-Next att härledda verk kan tillhandahållas inte bara under den ursprungliga Copyleft-Next-licensen utan också under GPL-licensen.

  • I paketet ingår verktyget "rv", som tillhandahåller ett gränssnitt för interaktion från användarrummet med RV (Runtime Verification) subsystemets handlare, avsett för att kontrollera korrektheten av driften på högre pålitliga system som garanterar avbrottsfri drift. Kontroll utförs under körning genom att bifoga handlare till spårningspunkter som jämför den faktiska exekveringen med en fördefinierad referensdeterministisk modell av automaten, som definierar systemets förväntade beteende.
  • I enheten zRAM, som möjliggör lagring av en växlingspartition i minnet i komprimerad form (ett blockenhet skapas i minnet för svapping med kompression), har möjligheten att ompacka sidor med ett alternativt algoritm implementerats för att uppnå en högre komprimeringsnivå. Huvudidén är att ge val mellan flera algoritmer (lzo, lzo-rle, lz4, lz4hc, zstd), som erbjuder sina kompromisser mellan hastighet för komprimering/uppackning och komprimeringsnivå eller är optimala i särskilda situationer (t.ex. för att komprimera stora minnessidor).
  • API:t "iommufd" har lagts till för att hantera in- och utdata minneshanteringssystemet IOMMU (I/O Memory-Management Unit) från användarrummet. Det nya API:t ger möjlighet att hantera in- och utdata minnessidtabeller med hjälp av filbeskrivare.
  • I BPF har möjligheten att skapa typer, definiera egna objekt, bygga sin egen objektstruktur och flexibelt utforma egna datastrukturer, som länkade listor, tillhandahållits. För BPF-program som går in i viloläge (BPF_F_SLEEPABLE) har stöd för låsning via bpf_rcu_read_{,un}lock() lagts till. Stöd för att spara objekt av typen task_struct har implementerats. En map-typ BPF_MAP_TYPE_CGRP_STORAGE har lagts till, som tillhandahåller lokal lagring för cgroups.
  • För RCU (Read-copy-update) låsmekanismen har en valfri mekanism för "latenta" callback-anrop implementerats, där flera callback-anrop behandlas samtidigt i batchläge via en timer. Tillämpningen av den föreslagna optimeringen gör det möjligt att minska energiförbrukningen med 5-10 % på Android- och ChromeOS-enheter genom att skjuta upp RCU-förfrågningar under stillastående eller låg belastning på systemet.
  • En sysctl split_lock_mitigate har lagts till för att hantera systemets reaktion när split-lås upptäcks, vilket uppstår vid åtkomst till ojusterade data i minnet eftersom de vid utförande av atomära instruktioner korsar två CPU-cachelinjer. Sådana lås leder till en betydande nedgång i prestanda. När split_lock_mitigate sätts till värdet 0 visas endast en varning om problemet, medan värdet 1 utöver att visa en varning också sänker hastigheten på den process som orsakat låset för att bevara prestandan hos resten av systemet.
  • För PowerPC-arkitekturen har en ny implementering av qspinlock-lås föreslagits, vilket visar högre prestanda och löser vissa låsproblem som uppstår i exceptionella fall.
  • Koden för hantering av MSI (Message-Signaled Interrupts) har omarbetats, där kvarstående arkitekturproblem har åtgärdats och stöd för bindning av separata handlare till olika enheter har lagts till.
  • För system baserade på LoongArch instruktion-set arkitekturen, som används i Loongson 3 5000 processorer och implementerar ett nytt RISC ISA liknande MIPS och RISC-V, har stöd för ftrace, stackskydd, vilande och väntande lägen implementerats.
  • Möjligheten att ge namn till områden med delad anonym minne har introducerats (tidigare kunde namn endast tilldelas privat anonym minne, kopplat till en viss process).
  • En ny parameter för kärnans kommandorad "trace_trigger" har lagts till, avsedd för att aktivera en spårningsutlösare som används för att binda villkorliga kommandon som utlöses vid kontrollverifiering (t.ex. trace_trigger="sched_switch.stacktrace if prev_state == 2").
  • Kravet på versionen av binutils har höjts. För att bygga kärnan krävs nu minst binutils 2.25.
  • Vid anrop av exec() har möjligheten lagts till att placera processen i ett tidsnamnrum där tiden skiljer sig från systemtiden.
  • Överföringen av ytterligare funktioner från Rust-for-Linux-grenen har inletts, relaterat till användning av Rust som ett andra språk för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler. Stödet för Rust är inaktivt som standard och medför inte att Rust ingår i kärnans obligatorium för byggberoenden. Den grundläggande funktionalitet som föreslogs i det föregående släppet har utvidgats med möjligheter för stöd av lågnivåkod, såsom typen Vec och makron pr_debug!(), pr_cont!() och pr_alert!(), samt den procedurala makron "#[vtable]", som förenklar arbetet med funktionstävlingstabeller. Tillägg av högre Rust-wrapper runt kärnsystemen som möjliggör skapandet av fullständiga drivrutiner i Rust förväntas i framtida utgåvor.
  • Den typ av "char" som används i kärnan är nu som standard deklarerad som osignerad för alla arkitekturer.
  • Minnesdistributionsmekanismen slab – SLOB (slab allocator) har förklarats som föråldrad, vilket var designat för system med liten minnesmängd. Istället rekommenderas det att använda SLUB eller SLAB under normala förhållanden. För system med liten minnesmängd rekommenderas SLUB i SLUB_TINY-läget.
• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • Btrfs har förbättrats för att åtgärda problemet med "write hole" i RAID 5/6-implementationen (försöket att återställa RAID om ett krashtillfälle inträffade under skrivningen och det är omöjligt att avgöra vilken block på vilket av RAID-enheterna som har skrivits korrekt, vilket kan leda till förödelse av block som motsvarar oskrivna block). Dessutom aktiveras asynkron exekvering av "discard"-operationen automatiskt som standard för SSD, vilket möjliggör högre prestanda genom effektiv gruppering av "discard"-operationer i kön och bearbetning av kön av en bakgrundshanterare. Prestanda för send- och lseek-operationer samt ioctl FIEMAP har förbättrats.
  • Möjligheterna för hantering av fördröjd skrivning (writeback, bakgrundssparande av ändrade data) för blockenheter har utvidgats. I vissa situationer, till exempel vid användning av nätverksblockenheter eller USB-enheter, kan fördröjd skrivning leda till hög minnesanvändning. För att styra beteendet för fördröjd skrivning och hålla storleken på sidcacheminnet inom vissa gränser har nya parametrar strict_limit, min_bytes, max_bytes, min_ratio_fine och max_ratio_fine föreslagits i sysfs (\/sys\/class\/bdi\/).
  • I filsystemet F2FS har en ioctl-operation för atomär ersättning implementerats, vilket möjliggör skrivning av data till en fil inom ramen för en atomär operation. I F2FS har en blockcache för extens blivit tillagd, vilket hjälper till att identifiera aktiva data eller data som har varit inaktiva under en längre tid.
  • I filsystemet ext4 noteras endast buggfixar.
  • I filsystemet ntfs3 har flera nya monteringsalternativ föreslagits: "nocase" för att hantera stor bokstav i fil- och mappenamn; windows_name för att förbjuda skapande av filnamn som innehåller tecken ogiltiga för Windows OS; hide_dot_files för att hantera tilldelningen av attributet dolda filer för filer som börjar med en punkt.
  • I filsystemet Squashfs har alternativet "threads=" implementerats, med vilket antalet trådar för parallellisering av uppackningsoperationer kan bestämmas. I Squashfs har även möjligheten att mappa användaridentiteter för monterade filsystem införts, vilket används för att korrelera filer som tillhör en viss användare på ett monterat främmande partition med en annan användare i det nuvarande systemet.
  • Implementeringen av POSIX Åtkomstkontrollistor (POSIX ACL) har omarbetats. I den nya implementeringen har arkitekturella problem åtgärdats, kodunderhållet har förenklats och säkrare datatyper har använts.
  • I fscrypt-systemet, som används för transparent kryptering av filer och kataloger, har stöd för krypteringsalgoritmen SM4 (kinesisk standard GB/T 32907-2016) lagts till.
  • Möjligheten att kompilera kärnan utan stöd för NFSv2 har tillhandahållits (i framtiden planeras stöd för NFSv2 att helt upphöra).
  • Organisationen för åtkomstkontroll av NVMe-enheter har ändrats. Möjlighet till läsning och skrivning på NVMe-enheten har givits om skrivprocessen har tillgång till en speciell enhetsfil (tidigare krävdes behörighet CAP_SYS_ADMIN för processen).
  • Den paketdrivrutinen för CD/DVD har tagits bort, eftersom den ansågs obsolet 2016.
• Virtualisering och säkerhet
  • En ny metod för skydd mot sårbarheten Retbleed i Intel- och AMD-CPU:er har implementerats, vilket använder spårning av anropsdjup och inte saktar ned prestandan lika mycket som den tidigare metoden mot Retbleed. För att aktivera det nya läget föreslås kommandoradsparametern för kärnan "retbleed=stuff".
  • En hybridmekanism för att skydda exekveringsflödet av FineIBT har lagts till, som kombinerar användningen av hårdvaruinstruktioner från Intel IBT (Indirect Branch Tracking) och programvaruskyddet kCFI (kernel Control Flow Integrity) för att blockera avvikelser i det normala exekveringsflödet orsakade av exploateringar som ändrar funktioner som lagras i minnet. FineIBT tillåter endast exekvering av indirekta grenar om det övergår till instruktionen ENDBR, som är placerad i början av funktionen. Dessutom genomförs, likt kCFI-mekanismen, hashkontroller som garanterar oförändrade pekare.
  • Begränsningar har lagts till för att blockera attacker som manipulerar genereringen av "oops"-tillstånd, efter vilka problematiska uppgifter avslutas och tillståndet återställs utan att systemets drift stoppar. Vid ett mycket stort antal åtgärder av "oops"-tillstånd kan det uppstå en överflödning av referensräknaren (refcount), vilket kan utnyttja sårbarheter som orsakas av dereferensiering av NULL-pekare. För att skydda mot sådana attacker har en gräns för det maximala antalet "oops"-utlösningar lagts till kärnan, efter vilket kärnan kommer att initiera övergången till "panic"-läge med efterföljande omstart, vilket förhindrar att antalet iterationer som krävs för att överflöda refcount nås. Som standard sätts gränsen till 10 000 "oops", men den kan ändras via parameter oops_limit.
  • En ny konfigurationsparameter LEGACY_TIOCSTI och sysctl legacy_tiocsti har lagts till för att inaktivera möjligheten att mata in data till terminalen via ioctl TIOCSTI, eftersom denna funktionalitet kan användas för att injicera godtyckliga tecken i terminalens inmatningsbuffer och simulera användarinmatning.
  • En ny typ av interna strukturer, encoded_page, har föreslagits, där de lägre bitarna av pekaren används för att lagra ytterligare information som används för att skydda mot oavsiktlig dereferering av pekaren (vid verkligt behov av dereferering måste dessa extra bitar först rensas).
  • På ARM64-plattformen har möjligheten att aktivera och inaktivera den programvaruimplementation av Shadow Stack-mekanismen som används för att skydda mot överskrivning av returadressen från en funktion vid stacköverskridning lagts till under bootsteget (syftet med skyddet är att efter att kontrollen överlämnats till funktionen spara returadressen i en separat "skugga"-stack och hämta denna adress innan man lämnar funktionen). Stöd för både hårdvaru- och programvaruimplementation av Shadow Stack i en och samma kärnversion möjliggör användning av en kärna på olika ARM-system, oavsett om de stöder instruktioner för pekarautentisering. Aktivering av programvaruimplementationen sker genom att underlätta nödvändiga instruktioner i koden under boot.
  • Stödet för att använda mekanismen för asynkron utgående notifikation (asynchronous exit notification) på Intel-processorer har lagts till, vilket gör det möjligt att upptäcka single-step-attacker på kod som körs i SGX-enklaver.
  • Ett set av operationer har föreslagits för att hypervisorn ska kunna hantera förfrågningar från Intel TDX (Trusted Domain Extensions) gästsystem.
  • Bygginställningar för kärnan RANDOM_TRUST_BOOTLOADER och RANDOM_TRUST_CPU har tagits bort, istället bör motsvarande alternativ i kommandoraden random.trust_bootloader och random.trust_cpu användas.
  • I mekanismen Landlock, som begränsar interaktionen mellan en grupp processer och omvärlden, har stödet för flaggan LANDLOCK_ACCESS_FS_TRUNCATE lagts till, vilket ger möjlighet att kontrollera utförandet av filtrunkeringsoperationer.
• Nätverkssystemet
  • För IPv6 har stöd för PLB (Protective Load Balancing) lagts till, en metod för att balansera belastningen mellan nätverkslänkar som syftar till att minska överbelastningspunkter på datacenter-switchar. Genom att ändra IPv6 Flow Label ändrar PLB slumpmässigt paketvägar för att jämna ut belastningen på switchportarna. För att minska paket omordning utförs denna operation, i möjligaste mån, efter perioder av inaktivitet. Användningen av PLB i Googles datacenter har möjliggjort en genomsnittlig minskning av obalans i belastning på switchportarna med 60 %, en minskning av paketförlust med 33 % och en sänkning av fördröjningarna med 20 %.
  • En drivrutin för MediaTek-enheter med stöd för Wi-Fi 7 (802.11be) har lagts till.
  • Stöd för 800-gigabit länkar har lagts till.
  • Möjligheten att byta namn på nätverksgränssnitt i realtid, utan att stoppa verksamheten, har lagts till.
  • I loggmeddelandena om SYN-floder har en hänvisning till IP-adressen som paketet kom till lagts till.
  • För UDP har möjligheten att använda separata hash-tabeller för olika nätverksnamnutrymmen implementerats.
  • För nätverksbroar har stöd för autentiseringsmetoden MAB (MAC Authentication Bypass) implementerats.
  • För protokollet CAN (CAN_RAW) har stöd för socketläget SO_MARK implementerats för att koppla trafikfilter baserade på fwmark.
  • I ipset har en ny parameter bitmask implementerats, vilket gör det möjligt att ställa in en mask baserat på godtyckliga bitar i IP-adressen (till exempel, "ipset create set1 hash:ip bitmask 255.128.255.0").
  • I nf_tables har stöd för att behandla interna (inner) rubriker som kommer inuti inkapslade paket lagts till.
• Utrustning
  • Ett system för "accel" har lagts till med en implementering av ett ramverk för beräkningsacceleratorer, som kan levereras i form av separata ASIC:ar eller som IP-block inom SoC och GPU. Dessa acceleratorer är främst inriktade på att påskynda lösningen av maskininlärningsuppgifter.
  • I amdgpu-drivrutinen har stöd för IP-komponenter GC, PSP, SMU och NBIO lagts till. För ARM64-system har stöd för DCN (Display Core Next) implementerats. Implementeringen av skyddad skärmutgång har överförts från DCN10 till DCN21 och kan nu användas vid anslutning av flera skärmar.
  • I drivrutinen i915 (Intel) har stödet för diskreta Intel Arc-grafikkort (DG2/Alchemist) stabiliserats.
  • I Nouveau-drivrutinen har stöd för GPU NVIDIA GA102 (RTX 30) baserat på arkitekturen Ampere implementerats. För korten nva3 (GT215) har möjligheten att styra bakgrundsbelysningen lagts till.
  • Stöd för trådlösa adaptrar baserade på Realtek 8852BE, Realtek 8821CU, 8822BU, 8822CU, 8723DU (USB) och MediaTek MT7996, Bluetooth-gränssnitt från Broadcom BCM4377/4378/4387, samt Ethernet-kontroller Motorcomm yt8521, NVIDIA Tegra GE har lagts till.
  • ASoC (ALSA System on Chip) stöd för inbyggda ljudchip HP Stream 8, Advantech MICA-071, Dell SKU 0C11, Intel ALC5682I-VD, Xiaomi Redmi Book Pro 14 2022, i.MX93, Armada 38x, RK3588 har lagts till. Stöd för ljudgränssnittet Focusrite Saffire Pro 40 har lagts till. Ljudkodaren Realtek RT1318 har lagts till.
  • Stöd för smartphones och surfplattor från Sony (Xperia 10 IV, 5 IV, X och X compact, OnePlus One, 3, 3T och Nord N100, Xiaomi Poco F1 och Mi6, Huawei Watch, Google Pixel 3a, Samsung Galaxy Tab 4 10.1) har lagts till.
  • Stöd för ARM SoC och Apple T6000-plattor (M1 Pro), T6001 (M1 Max), T6002 (M1 Ultra), Qualcomm MSM8996 Pro (Snapdragon 821), SM6115 (Snapdragon 662), SM4250 (Snapdragon 460), SM6375 (Snapdragon 695), SDM670 (Snapdragon 670), MSM8976 (Snapdragon 652), MSM8956 (Snapdragon 650), RK3326 Odroid-Go/rg351, Zyxel NSA310S, InnoComm i.MX8MM, Odroid Go Ultra har lagts till.

Samtidigt har Latinamerikanska stiftelsen för fri programvara skapat en helt fri kärnversion 6.2 — Linux-libre 6.2-gnu, rensad från firmware- och drivrutinskomponenter som innehåller icke-fria komponenter eller kodavsnitt vars användning är begränsad av tillverkaren. I den nya utgåvan har nya blobbar i drivrutinen nouveau rensats. Inläsning av blobbar i drivrutinerna mt7622, mt7996 wifi och bcm4377 bluetooth har inaktiverats. Namnen på blobbar i dts-filer för Aarch64-arkitekturen har rensats. Koden för att rensa blobbar i olika drivrutiner och underystem har uppdaterats. Rensningen av drivrutinen s5k4ecgx har upphört, eftersom den har tagits bort från kärnan.

Källa: opennet.ru