Ядро Linux 4.5

Наиболее значимые и интересные новшества:

• Добавлен новый системный вызов copy_file_range, позволяющий ускорить выполнение операций копирования данных из одного файла в другой файл с выполнением операции только на стороне ядра, без предварительного чтения данных в память процесса в пространстве пользователя, что избавляет от частого переключения контекста между ядром и пространством пользователя.
• Для файловой системы Btrfs решены проблемы с масштабируемостью обработки свободного дискового пространства. Вместо использования кэша свободных блоков, становящегося узким местом на больших и нагруженных файловых системах (более 30 Тб), реализован новый экспериментальный метод представления кэша свободного дискового пространства, который лишен ограничений с масштабируемостью и не требует обновления после каждого изменения в ФС.
• Для модуля dm-verity (device-mapper verity), предназначенный для проверки целостности хранимых блоков данных по криптографическим хэшам (например, используется для верификации загрузки в платформе Android), добавлена поддержка кодов прямой коррекции ошибок (FEC, Forwarded Error Correction, помехоустойчивое кодирование), которые позволяют не только выявить повреждения, но и восстановить исходное состояние блоков данных.
• Для файловой системы ext4 реализована поддержка квот проектов («project quota»). Файлы могут быть привязаны к отдельным «проектам» для которых применяются иные квоты, отличающиеся от общих системных квот.
• Проделана работа по оптимизации производительности работы режима SO_REUSEPORT для UDP-сокетов. Опция SO_REUSEPORT позволяет сразу нескольким слушающим сокетам подключиться к одному порту для приёма соединений с распределением поступающих запросов одновременно по всем подключенным через SO_REUSEPORT сокетам, что упрощает создание многопоточных серверных приложений.
• В cgroup memory controller добавлена возможность учёта в едином пуле потребления памяти структурами данных, связанными с работой сокетов, анонимной памятью и кэше страниц памяти, позволяя учитывать состояние потребителей памяти в процессе распределения и лимитирования памяти в группе. Например, при нехватке памяти, может быть приостановлено выделение памяти на сетевые структуры.
• Добавлена поддержка опции SOCK_DESTROY, позволяющей системному администратору принудительно закрыть TCP-соединение через интерфейс «netlink socket diag», инициируя операцию TCP ABORT с отправкой другой стороне RST-уведомления о завершении соединения.
• В nftables добавлена поддержка перенаправления и дублирования пакетов netdev, например, для быстрого проброса пакетов с одного интерфейса на другой или между входным/выходным буфером одного интерфейса. Также добавлена поддержка изменения данных в пакете (mangling packet payload) с автоматической корректировкой контрольной суммы и возможность учёта в правилах счётчика байт или пакетов.
• Обеспечена возможность сборки ядра в GCC 4.9+ с включённой опцией -fsanitize=undefined, активирующей отладочный режим UBSAN (Undefined Behavior Sanitizer) с реализацией детектора неопределенного поведения, добавляющего в скомпилированный код дополнительные проверки для выявления во время выполнения программы ситуаций, когда поведение программы становится неопределенным (зависит от реализации компилятора) из-за ошибки программиста.
• В системный вызов madvise, предоставляющий средства для оптимизации управления памятью процесса, добавлена поддержка флага MADV_FREE, который дополняет уже имеющийся флаг MADV_DONTNEED, через который ядру можно загодя сообщить о готовящемся освобождении блока памяти, т.е. о том, что этот блок уже не нужен и может использоваться ядром.
• В вызов epoll добавлена поддержка флага EPOLLEXCLUSIVE, решающего проблемы с масштабируемостью в многопоточных приложениях.
• Интерфейс cgroup v2 переведён в разряд официально поддерживаемых и более не скрыт в категории экспериментальных разработок. В рамках cgroup v2 предлагается единая унифицированная иерархия cgroup (Cgroup unified hierarchy), пришедшая на смену гибкой, но не получившей практического применения, поддержке произвольного числа иерархий cgroup, определяющих применение правил к группам процессов (например, одна иерархия для распределения ресурсов CPU, а другая для регулирования потребления памяти).
• Поддержка принудительной блокировки файлов (Mandatory file locking) переведена в разряд опциональных возможностей и требует явного включения в файле конфигурации. В будущем реализацию принудительной блокировки файлов планируется удалить из ядра.
• Добавлена защита от приведения устройств с проблемными прошивками в нерабочее состояние после очистки конфигурации UEFI в результате удаления содержимого директории /sys/firmware/efi/efivars, например, после запуска «rm -rf /» под пользователем root. В новой версии ряд переменных в /sys/firmware/efi/efivars защищён от удаления.
• В User-Mode Linux добавлена поддержка системного вызова seccomp().
• В файл конфигурации ядра добавлена новая опция CONFIG_IO_STRICT_DEVMEM (отключена по умолчанию), позволяющая блокировать доступ к областям памяти /dev/mem, связанных с работой драйверов устройств.
• Внесены улучшения в реализацию TPM/TPM2 (Trusted Platform Module).
• В Smack добавлена проверка 'file receive', позволяющая определить права доступа к сокету в привязке к процессу, а не к i-node.
• Возможность увеличения диапазона случайных значений, используемых при работе системы рандомизации адресного пространства (ASLR). Вместо заданных в коде значений параметры рандомизации теперь можно менять через /proc/sys/vm/mmap_rnd_bits и /proc/sys/vm/mmap_rnd_compat_bits, что может использоваться для усиления безопасности, но чревато проблемами с распределением больших блоков памяти.
• Возможность лимитирования числа неименованных каналов (pipe), которые может создать один пользователь. Указанная возможность позволяет защититься от атак, в результате которых пользователь может израсходовать всю доступную память через открытие большого числа неименованных каналов, данные в которых остаются никогда не прочитаны.
• В драйвер AMDGPU добавлена экспериментальная поддержка технологии динамического управления питанием Powerplay. Powerplay позволяет решить проблему с посредственной производительностью GPU Radeon в Linux, вызванную тем, что по умолчанию GPU запускается в режиме низкого энергопотребления, не позволяющего добиться максимальной производительности. Powerplay динамически отслеживает нагрузку на графическую подсистему и при необходимости повышает тактовую частоту GPU, переводя его в режим максимальной производительности. В настоящее время поддержка Powerplay реализована для GPU Tonga и Fiji, а также для интегрированных APU Carrizo и Stoney, использование нового драйвера AMDGPU с которыми демонстрирует существенное увеличение производительности. Из-за необходимости дополнительной стабилизации и тестирования кода режим Powerplay пока отключен по умолчанию, для включения следует передать ядру параметр «amdgpu.powerplay=1»;
• Из драйвера Radeon полностью удалена поддержка переключения видеорежимов в пространстве пользователя (UMS), для управления видеорежимами теперь можно использовать только KMS.
• Расширены возможности DRM-драйвера для видеокарт Intel: добавлена поддержка будущего поколения чипов Kabylake, идущего на смену Skylake.
• Расширены возможности DRM-драйвера для видеокарт NVIDIA (Nouveau): представлена возможность изменения скорости для шины PCI Express.
• Включена новая версия Media controller API, позволяющая улучшить поддержку расширенных устройств Video4Linux (например, радио и TV) и дающая возможность использовать функциональность мультимедиа контроллера в других подсистемах, таких как DVB, ALSA и IIO.
• Обновлена реализация проекта по обеспечению создания универсальных многоплатформенных ARM-сборок, позволяющих использовать одну сборку ядра для загрузки на различных ARM-процессорах ARMv6 и ARMv7. В новой версии отмечается включение наработок по рефакторингу ARM-сборок и добавление новых подсистем для улучшения абстрагирования от особенностей каждой платформы.
• Поддержка новых ARM-плат: Sigma Designs Tango4, Raspberry Pi 2 (BCM2836), Rockchip RK3228, Freescale LS1043a, LogicPD DM3730, Cosmic+ M4 (Freescale Vybrid).
• Поддержка USB-контроллеров Mediatek MT65xx, Renesas USB3.0, Renesas R-Car 3 USB 2.0 PHYs, Hisilicon hi6220 USB PHYs.
• Поддержка криптографических ускорителей Rockchip и Intel C3xxx, C3xxxvf, C62x, C62xvf.
• Поддержка звуковых карт Imagination Technologies, звуковых сопроцессоров AMD и кодеков Cirrus Logic CS47L24, Rockchip rk3036 Inno, Dialog Semiconductor DA7217/DA7218, Texas Instruments pcm3168a, Realtec RT5616/5659.