Актуальная версия ядра линукс

Новости «Ядро Linux»

Пользователи различных дистрибутивов, у которых применяется планировщик ввода/вывода BFQ (Budget Fair Queueing), после обновления ядра Linux до выпуска 5.14.7 столкнулись проблемой, приводящей к падению ядра в течение нескольких часов после загрузки. Проблема также продолжает проявляться в ядрах 5.14.8 и 5.14.9. Причиной стало перенесённое из тестовой ветки 5.15 регрессивное изменение в планировщике BFQ, которое пока устранено только в виде патча.

В качестве обходного пути для решения проблемы можно заменить планировщик на mq-deadline. Например, для устройства nvme0n1:

Новая книга «Linux Kernel Programming»

Много воды утекло с момента выхода LDD3 (LDD4 мы, видимо, уже не дождёмся), безнадёжно устарел фундаментальный труд Бовета и Чезати, Роберт Лав давно не радовал нас своими прекрасными творениями. Казалось бы, в мире литературы о программировании ядра Linux наметилась устойчивая стагнация…

Но нет! Ситуацию спасает замечательный индийский программист со звучным именем Кайван Биллимория. Он написал книгу о программировании ядра, аж в двух томах.

Об авторе

Кайван программирует с 1983 года. В то время он самостоятельно научился программировать на бейсике, затем освоил Си и ассемблер под MS-DOS, а потом открыл для себя мир UNIX и Linux. Занимался программированием ядра и драйверов, участвовал в коммерческих и свободных проектах, занимался преподавательской деятельностью.

Повествование в книге ведётся на основе Ubuntu 18.04 LTS и ядра версии 5.4.

SquashFS Tools 4.5 — 20 лет с начала разработки SquashFS

Несмотря на то, что в ядро SquashFS была включена лишь в 2009 году, работа над ней началась гораздо раньше. В честь двадцатилетнего юбилея с начала разработки, Phillip Lougher объявил новый релиз SquashFS-Tools.

• Возможность определить «действия» по шаблону для отдельных файлов в mksquashfs . Например, добавить в архив без сжатия.
• Команда sqfstar для преобразования Tar–архива в SquashFS.
• Возможность ограничить загрузку процессора и дисковой подсистемы при работе mksquashfs .
• Возможность задавать дату для псевдо–файлов, имитация ссылок, сокетов и потоков ввода–вывода.
• Команда sqfscat , выводящая содержимое отдельных файлов из архива.
• Поддержка символьных ссылок при распаковке SquashFS, возможность ограничить глубину обхода или исключить файлы по шаблону.
• И множество других улучшений и исправлений.

Linux 5.13

Линус Торвальдс анонсировал новую версию ядра Linux 5.13, отдельно подчеркнув, что это самый большой релиз по количеству проделанной работы!

После седьмого релиз-кандидата у нас была довольно спокойная неделя, и я не вижу причин откладывать релиз версии 5.13. Изменений за последнюю неделю мало, всего 88 коммитов не считая слияний (и некоторые из них просто откаты). Это не особо важные исправления и поскольку их мало, я предлагаю людям просто просмотреть прилагаемый список изменений, чтобы узнать, что произошло. В целом в 5.13 очень много изменений. Фактически, это один из самых крупных релизов 5.х с более чем 16 тысячами коммитов (более 17 тысяч, если считать слияния) от более чем 2 тысяч разработчиков. Однако, все эти изменения затронули всё и понемногу, поэтому трудно выделить что-то одно…

Наиболее значимые изменения:

• LSM-модуль Landlock для дополнительного ограничения процессов (подробности);
• возможность сборки в Clang с защитой CFI (Control Flow Integrity) (подробности);
• рандомизация стека ядра для каждого системного вызова;
• поддержка одновременного сброса TLB;
• поддержка чипов М1 (пока на начальной стадии);
• поддержка новых GPU от Intel и AMD;
• возможность прямого вызова функций ядра из BPF-программ (подробности);
• виртуальное звуковое устройство на базе virtio;
• multi-shot режим в io_uring.

Исследователям удалось добавить в ядро Linux уязвимый код

Исследователи из университета Миннесоты — Цюши У и Канцзе Лу в рамках исследования «небезопасности» OSS модели пытались выяснить, насколько вероятно намеренное добавление уязвимостей в проекты. Среди прочего патчи были отправлены в ядро Linux.

В результате код ревью прошли 4 патча, в том числе 3 содержащих уязвимости. Представители проекта Linux обратились с жалобой на исследование к администрации университета, однако не нашли поддержки. Потому было принято решение больше никогда не принимать патчи от людей из этого заведения.

Линус высказал своё мнение о Rust в ядре

Мне интересен проект внедрения Rust в ядро. Но я считаю, что авторы этого проекта предвзяты по отношению к Rust, и хотелось бы сначала посмотреть, как это обернется на практике.

Лично Торвальдс не продавливает Rust в ядро, но он «готов оценить обещанные преимущества и возможность избегания граблей, связанных с безопасностью», но также понимает, что «иногда обещанное не исполняется».

Торвальдс полагает, что первоначальной областью применения Rust в ядре могут быть драйверы, поскольку их написание представляет собой множество небольших и независимых задач. «Может, это не самое интересное применение, но оно самое очевидное». Он добавил, что поскольку многие устройства предназначены не для всех процессорных архитектур, недостаток их поддержки в Rust – не такая большая проблема.

Linux 5.11

Состоялся релиз новой версии ядра.

Реализована поддержка APU Ryzen 5000 серии, а также начальная поддержка Navi 2 и видеокарт Nvidia на архитектуре Ampere.

Добавлено несколько новых опций монтирования для XFS и Btrfs. Также был проведён ряд оптимизаций для последней ФС.

Новый механизм перехвата системных вызовов, основанный на prctl().

Архитектура IA-64 переведена в разряд «orphanned» («без поддержки»).

Добавлена поддержка первого USB4-контроллера Intel Maple Ridge.

И многое другое.

Linux 5.10

Тихо и незаметно состоялся релиз ядра версии 5.10. По признанию самого Торвальдса, ядро «состоит из по большей части новых драйверов с вкраплениями из патчей», что неудивительно, ибо ядро получило статус LTS.

Поддержка fast_commit в файловой системе Ext4. Теперь приложения будут писать в кэш меньше метаданных, что ускорит запись! Правда, её надо явно включить при создании ФС.

Дополнительные настройки доступа через интерфейс io_uring, которые позволяют безопасно давать доступ к ресурсам колец дочерним приложениям.

Введён системный вызов process_madvise, позволяющий давать ядру информацию об ожидаемом поведении целевого приложения. Аналогичная система, кстати, используется в Android (демон ActivityManagerService).

Исправлена проблема 2038 года для файловой системы XFS.

и многое другое.

Также стоит отметить, что тут же была выпущена версия 5.10.1, отменяющая два изменения, приводившие к проблемам в подсистемах md и dm raid. Так что да, 0-day-патчи бывают даже для ядра Linux.

Вышло ядро версии Linux 5.9 добавлена поддержка FSGSBASE и Radeon RX 6000 «RDNA 2»

Линус Торвальдс объявил о стабилизации версии 5.9.

В числе прочих изменений он внес в ядро версии 5.9 поддержку FSGSBASE, которая должна улучшить производительность переключения контекста на процессорах AMD и Intel. FSGSBASE позволяет читать и изменять содержимое регистров FS/GS из пространства пользователя, что должно улучшить общую производительность, пострадавшую после закрытия уязвимостей Spectre/Metldown. Сама поддержка была добавлена инженерами Microsoft несколько лет назад.

• добавлена поддержка Radeon RX 6000 «RDNA 2»
• добавлена поддержка команд зонирования накопителей NVMe (NVMe zoned namespaces (ZNS))
• начальная поддержка IBM Power10
• различные улучшения подсистемы хранилищ, ужесточена защита от использования GPL-прослоек для связывания проприетарных драйверов с компонентами ядра
• модель потребления энергии (фреймворк Energy Model) теперь описывает не только поведение энергопотребления CPU, но и периферийных устройств
• В Netfilter добавлен REJECT на стадии PREROUTING
• для AMD Zen и более новых моделей CPU добавлена поддержка технологии P2PDMA, позволяющей использовать DMA для прямой передачи данных между памятью двух устройств, подключенных к шине PCI.

Ядро Linux 5.6

• Поддержка Intel MPX (memory protection extenstion) удалена из ядра.
• RISC-V получила поддержку KASAN.
• Завершён перевод ядра с 32-битного типа time_t и ассоциированых с ним типов: ядро готово к проблеме-2038.
• Добавлены операции для подсистемы io_uring.
• Добавлен системный вызов pidfd_getfd(), который позволяет процессу извлечь дескриптор открытого файла из другого процесса.
• Добавлен механизм bootconfig, позволяющий ядру во время загрузки получать файл с опциями командной строки. Утилита bootconfig позволяет добавить такой файл к образу initramfs.
• F2FS стала поддерживать сжатие ФС.
• Новая опция монтирования NFS softreveal предоставляет ревалидацию атрибутов.
• Монтирование NFS по UDP по умолчанию отключено.
• Добавлена поддержка копирования файлов с сервера на сервер в NFS v4.2
• Добавлена поддержка ZoneFS.
• Добавлена новая операция prctl() PR_SET_IO_FLUSHER . Она предназначена для обозначения процесса, который занят высвобождением памяти и к которому нельзя применять ограничения.
• Добавлена подсистема dma-buf, ответвление от аллокатора Android ION.
• Блокирующий пул /dev/random был удалён, теперь /dev/random поведением более похож на /dev/urandom тем, что не блокирует доступную энтропию после инициализации пула.
• Гостевые Linux-системы в VirtualBox могут монтировать папки, экспортированные хост-системой.

Источник

Ядро Linux. Версии ядра Linux

Обновл. 18 Июн 2021 |

Как вы наверняка знаете, всё началось с того, что в 1991 году программист Линус Торвальдс решил создать свою собственную операционную систему, начав с самого главного компонента — её ядра — связующего «мостика» между программами и непосредственно аппаратной частью компьютера. В этой статье мы поговорим о том, что представляет собой ядро Linux с точки зрения обычного пользователя и какие существуют версии ядра дистрибутивов Linux.

Что такое ядро ОС? Типы ядер

Ядро — это своего рода главная программа, являющаяся основной частью операционной системы. Оно выступает в роли посредника между устройствами компьютера (процессором, видеокартой, оперативной памятью и т.д.) и его программным обеспечением, абстрагируя от обычных программ и пользователей сложную, низкоуровневую работу с «железом» компьютера, предоставляя взамен простой, понятный и удобный в использовании интерфейс. Для этого в код ядра включены драйверы устройств, которые могут как загружаться в память вместе с ядром ОС, так и подключаться по мере возникновения потребности в ресурсах необходимого устройства.

Как правило, большинство ядер ОС делятся на три типа:

Микроядро

Микроядро — это ядро, состоящее из нескольких подгружаемых в память по мере надобности независимых модулей, выполняющихся в отдельных адресных пространствах. По сути, в таком варианте исполнения оно не сильно отличается от обычных прикладных программ. К достоинствам данного ядра можно отнести теоретически большую надежность в сравнении с другими архитектурами (в действительности же не всё так радужно и гладко) и его модульность (легкость в подключении дополнительных частей ядра). К минусам микроядерной архитектуры относится то, что ядро, построенное по такой схеме, получается очень медленным (ведь ему нужно постоянно переключаться между отдельными частями).

небольшие требования к используемой памяти;

аппаратное обеспечение сильнее абстрагировано от системы;

аппаратное обеспечение может медленнее реагировать, поскольку драйверы находятся в пользовательском пространстве;

процессы не могут получить доступ к другим процессам без ожидания.

Монолитное ядро

Монолитное ядро — это полная противоположность микроядра, т.к. в памяти компьютера всегда находится весь (или почти весь) код ядра, вследствие чего скорость его работы выше в сравнении с микроядром. Монолитные ядра, как правило, лучше справляются с операциями доступа к оборудованию и многозадачностью, потому что, если программе нужно получить информацию из памяти или другого запущенного процесса, у нее есть прямая линия для доступа к ней, и программе не нужно ждать в очереди, чтобы сделать что-то. Однако такой подход может вызвать серьезные проблемы, потому что, чем больше процессов выполняется на уровне ядра, тем больше вероятность, что в случае непредвиденного поведения они создадут общий сбой вашей системы.

практически прямой доступ программ к оборудованию;

процессам проще взаимодействовать друг с другом;

если ваше устройство поддерживается ядром, никаких дополнительных установок ПО не потребуется;

процессы реагируют быстрее, потому что не требуется ожидания в очереди за процессорным временем.

большой размер ядра;

больший размер занимаемой памяти;

проблемы с безопасностью, т.к. все части работают в пространстве ядра.

Гибридное ядро

Гибридное ядро — это ядро, сочетающее в себе элементы как монолитной, так и микроядерной архитектур. У таких ядер есть возможность выбирать, какие части будут работать в пользовательском пространстве (например, драйверы устройств и система ввода-вывода файловой системы), а какие — в пространстве ядра (вызовы межпроцессного (IPC) и серверного взаимодействий). Но этот подход имеет и некоторые проблемы, унаследованные от микроядерной архитектуры (особенно, по части быстродействия).

разработчик может выбрать, какие программы будут работать в пользовательском пространстве, а какие — в пространстве ядра;

меньший размер в сравнении с монолитным ядром;

гибче в отличие от других ядер.

может страдать от пониженной производительности (как и микроядро);

работа драйверов устройств, как правило, сильнее зависит от производителей оборудования.

Ядро Linux хоть и относится к монолитным ядрам, но оно также заимствует и некоторые идеи из микроядерной архитектуры, что означает, что вся операционная система работает в пространстве ядра, а драйверы устройств (в виде модулей) могут быть легко загружены (или выгружены) прямо во время работы операционной системы.

Где находится ядро Linux?

Каждый раз во время запуска (или перезапуска) системы первым компонентом, который загружается в память компьютера, является ядро Linux.

В системах Debian/Ubuntu файлы присутствующих в системе ядер расположены в каталоге /boot и именуются в виде vmlinuz-[версия_ядра] (выполнив в терминале команду uname-r , мы получим информацию о текущей версии установленного ядра):

В папке /boot вы также найдете и другие очень важные файлы:

img-[версия_ядра] — используется в качестве RAM-диска, в который распаковывается и с которого загружается ядро;

map-[версия_ядра] — используется для управления памятью до полной загрузки ядра;

config-[версия_ядра] — сообщает ядру, какие параметры и модули следует загрузить в образ ядра при его компиляции.

Когда Линус Торвальдс только начинал разрабатывать свое ядро, оно носило простое название — linux. С появлением технологии виртуальной памяти к ядру добавилась приставка vm (сокр. от «virtual memory»). Со временем ядро настолько разрослось, что к нему стали применять сжатие, об этом нам говорит буква z (от «zlib compression») в слове vmlinuz.

Примечание: Также для сжатия ядра часто применяются алгоритмы LZMA или bzip2, а сами ядра именуются zImage.

Модули ядра Linux

Что, если б в Windows уже содержались все доступные драйверы устройств, и вам просто нужно было задействовать некоторые из них? В этом, по сути, и заключен принцип загружаемых модулей ядра Linux (сокр. «LKM» от англ. «Loadable Kernel Module»). Они должны обеспечивать взаимодействие ядра со всем вашим оборудованием, и при этом не занимать всю доступную память.

Модули обычно расширяют базовые возможности ядра, связанные с различной работой устройств, файловых систем и системных вызовов. Они, как правило, имеют расширение .ko и обычно хранятся в каталоге /lib/modules:

Благодаря модульной структуре, вы можете легко настроить ядро под себя, установив необходимые модули с помощью menuconfig или отредактировав файл /boot/config, или вы можете загружать и выгружать модули «на лету» с помощью команды modprobe .

В некоторых дистрибутивах, таких как Ubuntu, доступны модули сторонних производителей или с закрытым исходным кодом. Разработчики программного обеспечения (например, NVIDIA, AMD и др.) не предоставляют исходный код, а скорее создают свои собственные модули в виде предварительно скомпилированных .ko-файлов. Некоторые разработчики Linux считают, что такие закрытые модули «портят» своим присутствием ядро, предоставляя несвободное программное обеспечение, и не включают их в свои дистрибутивы.

Версии ядра дистрибутивов Linux

Stable

Stable — это последняя доступная стабильная версия ядра Linux, предназначенная для широкого круга использования. По умолчанию, в большинстве дистрибутивов Linux применяется именно stable-версия ядра. Она регулярно обновляется, и к ней довольно часто выпускаются новые патчи.

LTS (сокр. от «Long-Term Support») — это версия ядра с длительным сроком поддержки, которая считается более стабильной в сравнении с обычной версией ядра, т.к. при её разработке программисты стараются не экспериментировать с различными нововведениями. Однако из-за этого, LTS-версии ядра могут не иметь некоторых функций ядер более свежих релизов, а также содержать старые версии драйверов, несовместимых с более новым оборудованием. Жизненный цикл LTS-ядра, обычно, составляет 5 лет для настольных компьютеров и серверов (раньше для настольных компьютеров поддержка осуществлялась на протяжении 3 лет). Для сравнения, обычные релизы ядра имеют поддержку всего 9 месяцев с момента выпуска.

Несмотря на то, что исправления безопасности внедряются в LTS-версию так же часто, как и в обычную, она, тем не менее, не дает 100% гарантии отсутствия каких-либо ошибок. Правда, шанс того, что с LTS-версией ядра Linux возникнут какие-то проблемы, немного меньше по сравнению с обычной версией ядра Linux, и поэтому многие предприятия отдают предпочтение именно LTS-релизам.

Примечание: По данным компании Canonical, примерно 95% всех установок Ubuntu являются LTS-релизами.

Hardened

Hardened — это усиленная различными обновлениями безопасности stable-версия ядра Linux. Она умеет блокировать потенциально опасные операции, обеспечивая тем самым эффективную защиту от эксплойтов, нацеленных на использование уязвимостей ядра. Данная версия ядра не так популярна, как другие, из-за того, что несколько медленнее их. Hardened-ядро убивает любой процесс, который покажется ему потенциально опасным. Кроме этого, он не отображает PID процессов, и, следовательно, вы не сможете напрямую обратиться к запущенному исполняемому файлу. Также некоторые программы и функции могут не работать с hardened-ядром.

Zen — версия ядра Linux, ориентированная на повышение производительности и отзывчивости системы. Также говорят, что это лучшее ядро Linux для игр. Zen имеет низкую задержку и высокочастотный планировщик.

Установка/Обновление ядра Linux

В Linux есть исходное ядро, которое разработал Линус Торвальдс, а затем уже дополняли и дополняют другие разработчики и организации вместе с Линусом Торвальдсом. Расположено исходное ядро на сайте kernel.org.

Все дистрибутивы Linux (Debian, Ubuntu, Manjaro, CentOS и др.), которые начали появляться после публикации исходного ядра, стали вносить свои изменения и дополнения, формируя, таким образом, свой вариант исходного ядра Linux. Все Linux-дистрибутивы имеют в своей основе исходное ядро из kernel.org, но уже с внесенными в него соответствующими правками.

Примечание: Ядра разных дистрибутивов не являются взаимозаменяемыми. Теоретически, можно «подкинуть», например, ядро из Debian в Ubuntu. И система даже заработает (ведь Ubuntu произошла от Debian), но в 99% случаев начнут появляться разные глюки и баги.

Соответственно, из этого можно сделать следующие выводы:

Если вы хотите установить «чистое», оригинальное ядро Linux, то вам нужно скачать его с kernel.org, затем сконфигурировать на свое усмотрение и наслаждаться.

Если вам нужно ядро Linux с правками под какой-то конкретный дистрибутив (например, Debian или Manjaro), то вам нужно скачать ядро из репозитория конкретного дистрибутива с помощью менеджера пакетов.

Зачем тогда нужен kernel.org? Дело в том, что сначала свежая версия исходного ядра появляется на kernel.org, а затем уже «расходится» по репозиториям остальных дистрибутивов.

Есть 2 способа установки/обновления ядра Linux:

Обновление ядра Linux через менеджер пакетов.

На этом уроке мы рассмотрим обновление ядра Linux через менеджер пакетов, а на следующем — самостоятельную установку и конфигурирование ядра Linux.

Обновление ядра Linux через менеджер пакетов

Обычно, вместе с обновлением системы происходит и обновление ядра. Но если вы по каким-либо причинам хотите произвести установку/обновление непосредственно только ядра Linux, то ниже мы рассмотрим данный процесс для нескольких дистрибутивов Linux.

Linux Mint (Debian/Ubuntu)

Для начала сверим текущую установленную версию ядра:

Далее выполним поиск доступных для установки ядер (сгенерированный список может быть очень длинным, поэтому, чтобы хоть как-то ограничить вывод и сделать его постраничным, применим фильтр | more ):

$ sudo apt-cache search linux-image | more

Мой выбор пал на ядро linux-image-4.15.0-1004-oem. Чтобы его установить, нужно выполнить команду:

$ sudo apt-get install linux-image-4.15.0-1004-oem

Останется только перезагрузить систему и убедиться, что новое ядро успешно установилось:

Manjaro (Arch Linux)

В Manjaro используется свой менеджер пакетов — pacman, поэтому его команды будут немного отличаться от команд в других дистрибутивах. Чтобы вывести список доступных для установки ядер, необходимо выполнить:

$ sudo pacman –S linux

В рамке обведен список ядер, которые мы можем установить. Я выбрал пункт №5 (linux510), нажав соответствующую кнопку на цифровой клавиатуре. После этого запустился процесс скачивания необходимых пакетов. Когда всё будет готово, перезагружаем систему и радуемся новому ядру:

Установка ядра Zen (Liquorix)

Liquorix — это отдельный проект ядра, собранный из исходников zen-ядра, но с использованием лучшей конфигурации для повышения производительности системы.

Debian

Скачиваем скрипт, который добавит в систему нужные репозитории:

$ curl ‘https://liquorix.net/add-liquorix-repo.sh’ | sudo bash

После чего выполняем всего одну команду, устанавливающую пакеты с новым ядром:

$ sudo apt-get install linux-image-liquorix-amd64 linux-headers-liquorix-amd64

Ubuntu

Установка в Ubuntu происходит практически аналогичным образом. Сначала добавляем репозитории zen-ядра (liquorix):

sudo add-apt-repository ppa:damentz/liquorix && sudo apt-get update

После чего выполняем уже знакомую по прошлому разу команду:

sudo apt-get install linux-image-liquorix-amd64 linux-headers-liquorix-amd64

И теперь перезагружаем систему. Готово!

Manjaro

Сначала установим помощник установки пакетов — yay:

$ git clone https://aur.archlinux.org/yay.git

Далее установим необходимые утилиты:

$ sudo pacman –S base-devel

Заходим в каталог yay и производим сборку пакета:

$ cd yay
$ makepkg -si

После этого переходим непосредственно к установке zen-ядра:

$ yay -S linux-zen-git

Стоит отметить, что этот процесс может занять довольно большой отрезок времени. По его окончанию, перезагружаем систему и радуемся новому ядру.

Поделиться в социальных сетях:

Управление памятью в Linux. Физическая и Виртуальная память

Источник