Utgåvan av Linux-kärnan 6.3

Efter två månaders utveckling presenterade Linus Torvalds releasen av Linux-kärnan 6.3. Bland de mest anmärkningsvärda förändringarna finns: rengöring av föråldrade ARM-plattformar och grafiska drivrutiner, fortsatt integration av stöd för programmet Rust, verktyget hwnoise, stöd för trästruktur av röd-svart i BPF, BIG TCP-läge för IPv4, en inbyggd prestandatest Dhrystone, möjlighet att förbjuda exekvering i memfd, stöd för att skapa HID-drivrutiner med BPF, samt förändringar i Btrfs för att minska fragmenteringen av blockgrupper.

I den nya versionen har 15637 korrigeringar godkänts av 2055 utvecklare; patchens storlek är 76 MB (ändringarna berör 14296 filer, 1023183 rader kod har lagts till, 883103 rader har tagits bort). För jämförelse föreslogs i den förra versionen 16843 korrigeringar av 2178 utvecklare; patchens storlek var 62 MB. Ungefär 39 % av alla förändringar i kärnan 6.3 är kopplade till enhetsdrivrutiner, cirka 15 % av förändringarna rör uppdatering av kod som är specifik för hårdvaruarkitekturer, 10 % är relaterade till nätverksstacken, 5 % till filsystem och 3 % till interna kärnsystem.

De viktigaste nyheterna i kärnan 6.3:

• Minne och systemtjänster
  • En betydande städning av koden relaterad till gamla och oanvända ARM-plattformar har genomförts, vilket har minskat storleken på kärnans källkod med 150 000 rader. Över 40 gamla ARM-plattformar har tagits bort.
  • Det har skapats en möjlighet att utveckla drivrutiner för enheter med HID (Human Interface Device) gränssnitt, implementerade som BPF-program.
  • Överföringen från grenen Rust-for-Linux av ytterligare funktionalitet relaterad till användningen av Rust som det andra språket för utveckling av drivrutiner och kärnmoduler har fortsatt. Stödet för Rust är inte aktivt som standard och leder inte till att Rust inkluderas bland de obligatoriska byggberoenden för kärnan. Funktionaliteten som föreslogs i tidigare utsläpp har utvidgats med stöd för typer som Arc (implementering av referensräknade pekare), ScopeGuard (städar vid utträde från omfattningen) och ForeignOwnable (möjliggör flyttning av pekare mellan C och Rust-kod). Modulen 'borrow' (typ 'Cow' och typ 'ToOwned') har tagits bort från paketet 'alloc'. Det noteras att stödet för Rust i kärnan redan är nära att börja acceptera de första modulerna skrivna i Rust.
  • I User-mode Linux (att köra kärnan som en användarprocess) på x86-64-system har stödet för kod skriven i Rust implementerats. Stöd för att bygga User-mode Linux med clang har lagts till med aktiverad optimering under länkningen (LTO).
  • Verktyget hwnoise har lagts till för att spåra fördröjningar orsakade av mjukvarans egenskaper. Tidsavvikelser (jitter) för operationernas utförande bestäms när avbrottshanteringen är avstängd, vilket överskrider en mikrosekund under 10 minuter av beräkningar.
  • En kärnmodul med implementering av prestandatestet Dhrystone har lagts till, vilket kan användas för att bedöma CPU-prestanda i konfigurationer utan användarutrymmeskomponenter (till exempel under porteringsfasen för nya SoC där endast kärnladdningen implementeras).
  • En kärnkommandoradsparameter "cgroup.memory=nobpf" har lagts till, som stänger av övervakningen av minnesanvändning för BPF-program, vilket kan vara användbart för system med isolerade containrar.
  • För BPF-program föreslås en implementering av datakonstruktionen red-black tree, där kfunc + kptr (bpf_rbtree_add, bpf_rbtree_remove, bpf_rbtree_first) används istället för att införa en ny typ av mappning.
  • I mekanismen för omstartbara sekvenser (rseq, restartable sequences) har möjlighet till överföring av processidentiteter för parallell exekvering (memory-map concurrency ID) lagts till, vilket identifieras med CPU-numret. Rseq tillhandahåller verktyg för snabb atomär exekvering av operationer, som vid avbrott från en annan tråd rensas och ett nytt försök görs.
  • Stöd för SME 2-instruktioner (Scalable Matrix Extension) har implementerats för ARM-processorer.
  • För s390x- och RISC-V RV64-arkitekturer har stödet för mekanismen "BPF trampoline" implementerats, vilket minimerar overhead vid överföring av anrop mellan kärnan och BPF-program.
  • För system med RISC-V-processorarkitektur har användningen av "ZBB"-instruktioner implementerats för att påskynda strängoperationer.
  • För system baserade på kommandosetsarkitekturen LoongArch (används i Loongson 3 5000-processorer och implementerar en ny RISC ISA som liknar MIPS och RISC-V) har stöd för kärnans addressrandomisering (KASLR), förändring av kärnplacering i minnet (relocation), hårdvaruavbrott och kprobe-mekanism implementerats.
  • I mekanismen DAMOS (Data Access Monitoring-based Operation Schemes), som möjliggör frigöring av minne baserat på hur ofta minnet används, har stöd för filter implementerats för att utesluta vissa områden av minnet från bearbetning i DAMOS.
  • I det minimala standard C-biblioteket Nolibc har stöd för s390-arkitekturen och Arm Thumb1-instruktionsuppsättningen implementerats (förutom stöd för ARM, AArch64, i386, x86_64, RISC-V och MIPS).
  • Objtool har optimerats för att öka hastigheten vid kärnbygget och minska den toppiga minnesanvändningen vid bygget (när kärnan byggs med läget 'allyesconfig' uppstår nu inga problem med att processer tvingas avslutas på system med 32 GB RAM).
  • Stödet för byggnation av kärnan med Intels ICC-kompilator har upphört, vilket har varit inaktivt under en längre tid och ingen har visat intresse för att åtgärda det.
• Disksubsystem, in- och utmatning och filsystem
  • I tmpfs har stöd för mappning av användar-ID:n för monterade filsystem implementerats, vilket tillämpas för att matcha filer från en viss användare på ett monterat främmande partition med en annan användare i det aktuella systemet.
  • I Btrfs har gruppering av block minskats genom att dela upp extenter efter storlek vid blockallokering, dvs. varje blockgrupp begränsas nu till små (upp till 128KB), medelstora (upp till 8 MB) och stora extenter. Omstrukturering av implementationen av raid56 har genomförts. Koden för kontroll av kontrollsummor har omarbetats. Prestandaoptimeringar har genomförts, vilket möjliggjort en upp till 10 gånger snabbare 'send'-operation genom att cacha utdata för kataloger och utföra kommandon endast vid behov. Utförandet av 'fiemap'-operationer har tredubblats tack vare att kontroller av bakåtreferenser för delade data (snaps) har utelämnats. Metadataoperationer har ökat i hastighet med 10% genom optimering av nyckelsökningar i b-tree-strukturer.
  • Prestandan för filsystemet ext4 har ökat tack vare möjligheten till samtidig utförande av direkta in-/utdataoperationer av flera processer i förutbestämda block, genom att använda delade inode-lås istället för exklusiva lås.
  • I f2fs har arbete genomförts för att förbättra kodens läsbarhet. Viktiga problem relaterade till atomär skrivning och den nya extent-cachen har åtgärdats.
  • I filsystemet EROFS (Enhanced Read-Only File System), avsett för användning i partitioner som är tillgängliga i läsläge, implementerades möjligheten att binda CPU:n till avkomprimeringsoperationer av komprimerat innehåll i filer för att minska latensen vid datatillgång.
  • Schemaläggaren BFQ för in- och utdata har fått stöd för avancerade lagringsenheter på roterande skivor, såsom de som använder flera separat styrda huvuddrivningar (Multi Actuator).
  • Stödet för NFS klientimplementeringen och servern har lagts till för kryptering av data med hjälp av AES-SHA2-algoritmen.
  • FUSE (Filesystems In User Space) subsystems har fått stöd för en begäransextensionsmekanism som gör det möjligt att inkludera ytterligare information i begäran. Denna funktionalitet har möjliggjort tillägg av gruppidentifierare till FS-begäran, vilket är nödvändigt för att ta hänsyn till åtkomsträttigheter vid skapandet av objekt i FS (create, mkdir, symlink, mknod).
• Virtualisering och säkerhet
  • I KVM-hypervisorn för x86-system har stöd för avancerade hypercalls av Hyper-V lagts till och dirigeras till en hanterare som körs i värdmiljö inom användarrummet. Ändringen har möjliggjort stöd för inbäddad körning av Hyper-V-hypervisorn.
  • I KVM har begränsningen av gästsystemets åtkomst till PMU (Performance Monitor Unit)-händelser, kopplade till prestandamätning, förenklats.
  • I memfd-mekanismen, som gör det möjligt att identifiera minnesområden via en filbeskrivare som överförs mellan processer, har möjligheten att skapa områden där kodexekvering är förbjuden (non-executable memfd) och där exekveringsrättigheter är omöjliga att ställa in i framtiden, lagts till.
  • En ny prctl-operation PR_SET_MDWE har lagts till som blockerar försök att aktivera minnesbehörigheter som samtidigt tillåter skrivning och exekvering.
  • Skydd mot Spectre-liknande attacker har lagts till och aktiverats som standard, implementerat baserat på den automatiska IBRS-läget (Enhanced Indirect Branch Restricted Speculation), föreslaget i AMD:s Zen 4-processorer, vilket möjliggör adaptiv tillåtelse och avslag av spekulativ exekvering av instruktioner under hantering av avbrott, systemanrop och kontextväxlingar. Det föreslagna skyddet medför lägre overhead jämfört med Retpoline-skydd.
  • Säkerhetsbristen som tillåter att skyddet mot Spectre v2-attacker kringgås vid användning av samtidiga flertrådad teknik (SMT eller Hyper-Threading) har åtgärdats, vilket beror på avstängningen av mekanismen STIBP (Single Thread Indirect Branch Predictors) när skyddsläget IBRS väljs.
  • För system baserade på ARM64-arkitekturen har ett nytt byggmål 'virtconfig' lagts till, vilket aktiverar endast den minimi uppsättning kärnkomponenter som krävs för att starta i virtualiseringssystem.
  • Stöd för filtrering av systemanrop med hjälp av seccomp-mekanismen har lagts till för m68k-arkitekturen.
  • Stöd för inbyggda CRB TPM2-enheter (Command Response Buffer) i AMD Ryzen-processorer, baserade på Microsoft Pluton-teknologi, har lagts till.
• Nätverkssystemet
  • Ett netlink-gränssnitt för konfiguration av undernivån för kollisionsförebyggande PLCA (Physical Layer Collision Avoidance) har lagts till, som definieras i specifikationen IEEE 802.3cg-2019 och används i Ethernet-nät 802.3cg (10Base-T1S), optimerade för anslutning av IoT-enheter och industriella system. Tillämpningen av PLCA gör det möjligt att öka prestandan i Ethernet-nät med delad media.
  • Stödet för API:et 'wireless extensions' för hantering av WiFi 7 (802.11be) trådlösa gränssnitt har upphört, eftersom detta API inte täcker alla nödvändiga inställningar. Vid försök att använda API:et 'wireless extensions', som fortfarande stöds som ett emulerat lager, kommer en varning nu att visas för de flesta aktuella enheter.
  • Detaljerad dokumentation för netlink-API:et har förberetts (för kärnutvecklare och utvecklare av användarapplikationer). Ett verktyg, ynl-gen-c, har implementerats för att generera C-kod baserat på YAML-specifikationer för netlink-protokollet.
  • I nätverksockets har stöd för IP_LOCAL_PORT_RANGE-alternativet lagts till för att förenkla konfigurationen av utgående anslutningar via adressöversättare utan att använda SNAT. Vid användning av flera IP-adresser IP_LOCAL_PORT_RANGE ger möjlighet att använda sin egen uppsättning av utgående nätverksportar på varje värd, medan paket kan omdirigeras på gatewayen baserat på portnummer.
  • För MPTCP (MultiPath TCP) har möjligheten att hantera blandade strömmar, där protokollen IPv4 och IPv6 används, införts. MPTCP är en utvidgning av TCP-protokollet för att organisera arbetet med TCP-anslutningar där paket levereras samtidigt över flera vägar genom olika nätverksgränssnitt kopplade till olika IP-adresser.
  • För IPv4 har möjligheten att använda BIG TCP-utvidgningen införts, vilket gör det möjligt att öka den maximala storleken på TCP-paket till 4 GB för att optimera arbetet i höghastighets interna nätverk i datacenter. Sådan ökning av paketstorleken vid 16-bitars storlek i rubriken uppnås genom implementering av "jumbo"-paket, vars storlek i IP-rubriken sätts till 0, medan den faktiska storleken överförs i ett separat 32-bitarsfält i en separat bifogad rubrik.
  • En ny sysctl-parameter default_rps_mask har lagts till, genom vilken den använda standardkonfigurationen för RPS (Receive Packet Steering) kan anges, ansvarig för att fördela behandlingen av inkommande trafik över CPU-kärnor på avbrottshanterarnivå.
  • Stödet för köhanteringsdiscipliner för trafikbegränsning, som CBQ (class-based queuing), ATM (ATM virtual circuits), dsmark (differentiated service marker), tcindex (traffic-control index) och RSVP (resource reservation protocol), har upphört. Dessa discipliner har länge varit övergivna och det har inte funnits några intressenter att fortsätta underhållet.
• Utrustning
  • Alla grafiska drivrutiner baserade på DRI1 har tagits bort: i810 (gamla integrerade grafikkort Intel 8xx), mga (Matrox GPU), r128 (ATI Rage 128 GPU, inklusive kort som Rage Fury, XPERT 99 och XPERT 128), savage (S3 Savage GPU), sis (Crusty SiS GPU), tdfx (3dfx Voodoo) och via (VIA IGP), som aviserades som föråldrade 2016 och som inte har stödts i Mesa sedan 2012.
  • Föråldrade framebuffer-drivrutiner (fbdev) omap1, s3c2410, tmiofb och w100fb har tagits bort.
  • DRM-drivrutinen för integrerade VPU-enheter (Versatile Processing Unit) i Intel Meteor Lake (14:e generationen) har lagts till, avsedd för att påskynda operationer relaterade till datorseende och maskininlärning. Drivrutinen har implementerats med hjälp av "accel"-systemet, som är inriktat på att säkerställa stöd för accelererade beräkningar som kan tillhandahållas antingen som separata ASIC eller som IP-block inuti SoC och GPU.
  • Stödet för diskreta grafikkort Intel Arc (DG2/Alchemist) har utökats i drivrutinen i915 (Intel), preliminärt stöd för GPU Meteor Lake har implementerats, och stöd för GPU Intel Xe HP 4tile har lagts till.
  • I drivrutinen amdgpu har stöd för AdaptiveSync-teknologi lagts till samt möjligheten att använda flera skärmar i läget för skydd mot avlyssning av visad information (Secure Display). Stödet för DCN 3.2 (Display Core Next), SR-IOV RAS, VCN RAS, SMU 13.x och DP 2.1 har också uppdaterats.
  • I drivrutinen msm (GPU Qualcomm Adreno) har stöd för plattformarna SM8350, SM8450, SM8550, SDM845 och SC8280XP lagts till.
  • I drivrutinen Nouveau har stöd för gamla ioctl-anrop avbrutits.
  • I drivrutinen etnaviv har experimentellt stöd för NPU VerSilicon (VeriSilicon Neural Network Processor) lagts till.
  • En drivrutin pata_parport för IDE-enheter anslutna via parallellport har implementerats. Den tillagda drivrutinen har gjort det möjligt att ta bort den gamla drivrutinen PARIDE från kärnan och modernisera ATA-underkonstruktionen. En begränsning för den nya drivrutinen är att det inte går att ansluta både en skrivare och en disk samtidigt via parallellport.
  • Drivrutinen ath12k för trådlösa kort med Qualcomm-chips som stödjer Wi-Fi 7 har lagts till. Stöd har även tillförts för trådlösa kort med RealTek RTL8188EU-chips.
  • Stöd för 46 plattformer med ARM64-baserade processorer har lagts till, bland dessa Samsung Galaxy tab A (2015), Samsung Galaxy S5, BananaPi R3, Debix Model A, EmbedFire LubanCat 1/2, Facebook Greatlakes, Orange Pi R1 Plus, Tesla FSD samt enheter baserade på SoC Qualcomm MSM8953 (Snapdragon 610), SM8550 (Snapdragon 8 Gen 2), SDM450 och SDM632, Rockchips RK3128 TV-box, RV1126 Vision, RK3588, RK3568, RK3566, RK3588 och RK3328, TI K3 (AM642/AM654/AM68/AM69).

Samtidigt har den latinamerikanska Stiftelsen för fri programvara sammanställt en helt fri kärnversion 6.3 – Linux-libre 6.3-gnu, rensad från element i firmware och drivrutiner som innehåller icke-fria komponenter eller kodavsnitt vars användningsområde begränsas av tillverkaren. I version 6.3 har rensningen av blobbar i de nya drivrutinerna ath12k, aw88395 och peb2466 genomförts, liksom i de nya devicetree-filerna för qcom-enheter baserade på AArch64-arkitekturen. Koden för blobbrensning i drivrutiner och underkonstruktioner som amdgpu, xhci-rcar, qcom-q6v5-pas, sp8870, av7110 samt drivrutiner för DVB-kort med mjukvaruavkodning och i förkompilerade BPF-filer har uppdaterats. Rensningen av drivrutinerna mga, r128, tm6000, cpia2 och r8188eu har avbrutits eftersom de har tagits bort från kärnan. Rensningen för blobbar i drivrutinen i915 har förbättrats.

Källa: opennet.ru