Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF158:Ядро Linux 3.3 18

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)


Яд­ро Linux 3.3

Игорь Штом­пель бла­го­го­вей­но всту­па­ет в свя­ти­ли­ще опе­ра­ци­он­ной сис­те­мы. Какие вести прибудут к нам оттуда?

Вкратце

Яд­ро – это основ­ная часть опе­ра­ци­он­ной сис­те­мы, ко­то­рая по сути оп­ре­де­ля­ет ее воз­мож­но­сти. Его но­вые вы­пуски для ОС Linux всегда при­но­сят боль­шое ко­ли­че­­ст­во из­менений. Вот, на­при­мер, как вер­сия 3.3...

Вы­пуск яд­ра вер­сии 3.3 стал зна­ме­на­тель­ным со­бы­ти­ем – его ис­ход­ный код пре­вы­сил 15 млн строк. Но одним ко­ли­че­­ст­вом строк ис­ход­но­го ко­да досто­ин­ст­ва это­го яд­ра не ог­раничи­ва­ют­ся. Да­вай­те рас­смот­рим под­робнее то, что в нем еще но­во­го.

Ос­нов­ные из­менения

Пе­ре­ход ди­ст­ри­бу­ти­вов на но­вое яд­ро толь­ко на­чал­ся. Так, про­ект openSUSE на яд­ре вет­ки 3.3 стро­ит свою но­вую вер­сию ди­ст­ри­бу­ти­ва. На мо­мент на­пи­сания об­зо­ра бы­ла доступ­на вер­сия openSUSE для раз­ра­бот­чи­ков – 12.2 build 0318 (Milestone 3). Те­ку­щая вер­сия Arch осно­ва­на на яд­ре 3.3.4. Сле­дую­щая за Fedora 16 раз­ра­ба­ты­вае­мая вер­сия про­ек­та осно­ва­на на яд­ре 3.4.0. На этой же вер­сии яд­ра осно­ван и бу­ду­щий ре­лиз Ubuntu – 12.10.

Раз­ра­бот­чи­ки яд­ра 3.3 осу­ще­ст­ви­ли ин­те­гра­цию на­ра­бо­ток, реа­ли­зо­ван­ных в рам­ках про­ек­та Android. Как из­вест­но, соз­да­те­ли по­следнего под­го­то­ви­ли ряд улуч­шений для яд­ра Linux, ко­то­рые они ис­поль­зо­ва­ли в сво­ем про­ек­те. Дан­ные на­ра­бот­ки дол­гое вре­мя не бы­ли ин­тег­ри­ро­ва­ны в яд­ро Linux из-за раз­но­гла­сий раз­ра­бот­чи­ков яд­ра Linux и про­ек­та Android. В ча­ст­но­сти, речь идет о та­ких тех­но­ло­ги­ях, как ashmem (раз­де­ляе­мая па­мять, ко­то­рая да­ет воз­мож­ность мар­ки­ро­вать неза­кре­п­лен­ные страницы па­мя­ти – ес­ли возника­ет си­туа­ция нехват­ки сво­бод­ной па­мя­ти, дан­ные страницы мож­но осво­бо­дить), драй­вер для ве­дения сис­тем­но­го журнала и дру­гих.

Еще одним важ­ным нов­ше­ст­вом ста­ла реа­ли­за­ция под­держ­ки ар­хи­тек­ту­ры C6X про­цес­со­ров ком­пании Texas Instruments. На ба­зе дан­ной ар­хи­тек­ту­ры вы­пуска­ют­ся од­но­ядер­ные и мно­го­ядер­ные про­цес­со­ры се­мей­ст­ва DSP. Кста­ти, ранее под­держ­ку этой ар­хи­тек­ту­ры обес­пе­чил про­ект linux-c6x.org.

Улуч­шена реа­ли­за­ция опе­ра­ций ба­лан­си­ров­ки (“balance”) и под­держ­ки RAID в фай­ло­вой сис­те­ме Btrfs. Ба­лан­си­ров­ка в Btrfs пред­став­ля­ет со­бой пе­ре­запись дан­ных и мета­дан­ных фай­ло­вой сис­те­мы. Для че­го это необ­хо­ди­мо? Вот, на­при­мер, до­бав­ля­ет­ся но­вый же­ст­кий диск, а опе­ра­ция ба­лан­си­ров­ки по­зво­лит пе­ре­рас­пре­де­лить дан­ные фай­ло­вой сис­те­мы на него. С дру­гой сто­ро­ны, та­кая опе­ра­ция мо­жет за­нять мно­го вре­мени. Нов­ше­ст­вом ста­ло то, что про­цесс ба­лан­си­ров­ки те­перь воз­мож­но приоста­нав­ли­вать и во­зоб­нов­лять. А сам про­цесс ба­лан­си­ров­ки стал осно­вы­вать­ся на ба­зе про­фи­лей, что по­зво­ля­ет вы­полнить ба­лан­си­ров­ку толь­ко для пустых групп бло­ков.

Что ка­са­ет­ся улуч­шения под­держ­ки RAID, то реа­ли­зо­ва­на воз­мож­ность пе­ре­хо­да с од­но­го RAID-уров­ня на дру­гой, пу­тем пе­ре­строения [restripe] дан­ных. Для вы­полнения ука­зан­ных опе­ра­ций мож­но за­дей­ст­во­вать ин­ст­ру­мен­та­рий btrfs-progs из вет­ки parser.

Зна­чи­тель­ные улуч­шения про­изо­шли в се­те­вой под­сис­те­ме яд­ра. Раз­ра­бот­чи­ки яд­ра ин­тег­ри­ро­ва­ли Open vSwitch – про­грамм­ную реа­ли­за­цию мно­го­уровнего (с под­держ­кой боль­шо­го ко­ли­че­­ст­ва про­то­ко­лов) се­те­во­го ком­му­та­то­ра. На­до от­ме­тить, что в яд­ре уже име­ет­ся реа­ли­за­ция вир­ту­аль­ных се­те­вых мостов, но Open vSwitch ори­ен­ти­ро­ван на ре­шение бо­лее ком­плекс­ных за­дач: на­при­мер, в ка­че­­ст­ве вир­ту­аль­но­го ком­му­та­то­ра в ок­ру­жении сер­ве­ра вир­туа­ли­за­ции. Сре­ди под­дер­жи­вае­мых Open vSwitch ин­тер­фей­сов управ­ления – sFlow, Netflow, RSPAN, CLI. Кро­ме то­го, Open vSwitch по­зво­ля­ет под­клю­чать про­грамм­ные рас­ши­рения, а так­же ис­поль­зо­вать про­то­ко­лы Openflow и OVSDB для управ­ления.

Также реа­ли­зо­ва­но но­вое се­те­вое уст­рой­ст­во teaming, ко­то­рое при­зва­но стать бы­ст­рой, мас­шта­би­руе­мой, про­зрач­ной и управ­ляе­мой из про­стран­ст­ва поль­зо­ва­те­ля за­ме­ной тех­но­ло­гии bonding. Но­вая тех­но­ло­гия teaming по­зво­ля­ет соз­да­вать вир­ту­аль­ные ин­тер­фей­сы, объ­е­ди­няю­щие раз­лич­ные Ethernet-уст­рой­ст­ва. Это, в част­ности, по­зво­лит по­вы­сить про­пу­ск­ную спо­соб­ность, обес­пе­чить от­ка­зоустой­чи­вость.

В рам­ках борь­бы с эф­фек­том Buffer­bloat – влиянием бу­фе­ри­за­ции ря­да на за­держ­ки и про­пу­ск­ную спо­соб­ность – уста­нов­ле­но ог­раничение на раз­мер па­ке­та дан­ных, ко­то­рый мож­но по­ста­вить в оче­редь пе­ре­да­чи дан­ных для се­те­во­го уст­рой­ст­ва. Это по­зво­ля­ет обес­пе­чить при­ем­ле­мую тран­зит­ную за­держ­ку для па­ке­тов с вы­со­ким при­ори­те­том, причем не по­на­до­бит­ся очи­ст­ка со­от­вет­ст­вую­щих ап­па­рат­ных оче­ре­дей при по­яв­лении дан­ных для от­прав­ки.

Для сис­тем­ных ад­минист­ра­то­ров реа­ли­зо­ва­ны управ­ления се­те­вы­ми при­ори­те­та­ми. Те­перь ад­минист­ра­тор мо­жет управ­лять при­ори­те­том се­те­во­го тра­фи­ка, ко­то­рый генери­ру­ет­ся при­ло­жения­ми (cgroup). С по­мо­щью cgroup мож­но на­зна­чить про­цесс груп­пе, ко­то­рая оп­ре­де­ля­ет при­ори­тет для тра­фи­ка на необ­хо­ди­мом се­те­вом ин­тер­фей­се.

Появи­лась воз­мож­ность уста­нов­ки ог­раничения на раз­мер TCP-бу­фе­ра, что обес­пе­чи­ва­ет кон­троль нехват­ки па­мя­ти для про­то­ко­ла TCP. Речь идет о па­мя­ти на уровне яд­ра, а кон­крет­но – той, что пред­на­зна­ча­ет­ся для под­держ­ки со­еди­не­ний на ба­зе про­то­ко­ла TCP.

Важ­ные из­менения про­изош­ли в реа­ли­за­ции под­держ­ки фай­ло­вой сис­те­мы ext4. Ме­ханизм из­менения ее раз­ме­ра те­перь пол­но­стью реа­ли­зо­ван в яд­ре Linux, что зна­чи­тель­но уско­ри­ло опе­ра­цию из­менения раз­ме­ра. Бы­ло про­ве­де­но тес­ти­ро­вание (https://lwn.net/Articles/466299/), в хо­де ко­то­ро­го раз­мер фай­ло­вой сис­те­мы ext4 был из­менен с 20 ГБ до 230 ГБ за 3,3 се­кун­ды, тогда как с по­мо­щью ути­ли­ты resize2fs на это по­на­до­би­лось бо­лее 5 ми­нут.

Раз­ра­бот­чи­ки так­же реа­ли­зо­ва­ли под­держ­ку за­груз­ки с ис­поль­зо­ванием EFI (Extensible Firmware Interface) – спе­ци­аль­но­го ин­тер­фей­са ме­ж­ду ОС и мик­ро­про­грам­ма­ми [firmware], ко­то­рые при­зва­ны управ­лять обо­ру­до­ванием с по­мо­щью функ­ций низ­ко­го уров­ня. Дру­ги­ми сло­ва­ми, EFI по­мо­жет про­из­ве­сти инициа­ли­за­цию обо­ру­до­вания, а за­тем пе­ре­даст управ­ление за­груз­чи­ку ОС.

Про­чие улуч­шения

Из­менения в яд­ре весьма многочисленны, и вместить их все в рам­ки краткого об­зо­ра невоз­мож­но. Ведь они охватывают под­держ­ку ар­хи­тек­тур, драй­ве­ров, сис­тем­ных сер­ви­сов, управ­ления па­мя­тью, фай­ло­вых сис­тем, се­ти, вир­туа­ли­за­ции, крип­то­гра­фии, трас­си­ров­ки и про­фи­ли­ро­вания... Бо­лее под­роб­но с нов­ше­ст­ва­ми мож­но оз­на­ко­мить­ся в офи­ци­аль­ном анон­се – https://lkml.org/lkml/2012/3/18/132, или на странице пор­та­ла kernelnewbies.org: http://kernelnewbies.org/Linux_3.3. Мы здесь лишь за­тронули «вер­хуш­ку айс­бер­га».

По­го­во­рим о бо­лее мел­ких нов­ше­ст­вах, ко­то­рые по­ка­за­лись нам осо­бен­но ин­те­рес­ны­ми.

Для фай­ло­вой сис­те­мы Btrfs ста­ла доступ­на но­вая ути­ли­та, по­лу­чив­шая на­звание integrity check – она ори­ен­ти­ро­ва­на на раз­ра­бот­чи­ков и по­зво­ля­ет осу­ще­ст­в­лять рас­ши­рен­ное тес­ти­ро­вание це­ло­ст­но­сти дан­ных. На­при­мер, при за­пи­си дан­ных на диск ути­ли­та сле­дит за тем, что­бы не бы­ла за­пи­са­на лиш­няя ин­фор­ма­ция (под­дель­ные ссыл­ки и т. д.), способная при­вес­ти фай­ло­вую сис­те­му в неста­биль­ное со­стояние и обусловить по­те­рю дан­ных.

Не­сколь­ко слов о под­держ­ке ап­па­рат­ной час­ти. Реа­ли­зо­ва­на под­держ­ка LPAE (Large Physical Address Extension) для про­цес­со­ров ARMv7, что да­ет воз­мож­ность ад­ре­со­вать па­мять бо­лее 4 ГБ. Поя­ви­лась под­держ­ка уст­ройств OpenBlockS 600 на ба­зе про­цес­со­ров Power PC. Для ар­хи­тек­ту­ры S390 до­бав­ле­на под­держ­ка фи­зи­че­­ской па­мя­ти бо­лее 4 ТБ. Для плат­фор­мы x86 реа­ли­зо­ва­на под­держ­ка NumaChip.

Раз­ра­бот­чи­ки драй­ве­ров так­же пред­ло­жи­ли ин­те­рес­ные ре­шения, став­шие со­став­ной ча­стью яд­ра Linux вер­сии 3.3. Так, из вет­ки яд­ра staging (от­дель­ная вет­ка яд­ра для пред­ва­ри­тель­но­го тес­ти­ро­вания ко­да) в основ­ной код яд­ра пе­ре­шел драй­вер для ин­тег­ри­ро­ван­ных ви­део­карт от Intel – GMA500. Реа­ли­зо­ва­на на­чаль­ная под­держ­ка ви­део­карт NVD9 от NVIDIA. Для уст­ройств Exynos (сис­те­мы на кри­стал­ле, SoC, на ба­зе про­цес­со­ров ARM от ком­пании Samsung) до­бав­ле­на под­держ­ка HDMI. Так­же вклю­че­ны но­вые USB-драй­ве­ры: Samsung Exynos OHCI, Marvell Host Controller, Marvell usb OTG, iPhone 4S (драй­вер ipheth). Обес­пе­че­на под­держ­ка зву­ко­вой кар­ты Cirrus Logic 4213, а так­же обо­ру­до­вания, ко­то­рое под­дер­жи­ва­ет уско­рение об­ра­бот­ки сжа­то­го зву­ка.

Сре­ди дру­гих уст­ройств, драй­ве­ра для ко­то­рых бы­ли до­бав­ле­ны в яд­ро 3.3 – Realtek ALC5632, Lowland, 1277-EV1 Littlemill.

Но ука­зан­ным под­держ­ка уст­ройств не ог­раничи­ва­ет­ся – вве­де­на так­же под­держ­ка раз­лич­но­го уров­ня для уст­ройств: хранения дан­ных, се­те­вых, вво­да, web-ка­мер и др. Как вид­но, пе­ре­чень ап­па­ра­ту­ры серь­ез­но рас­ши­рен.

За­клю­чение

Вы­ход яд­ра Linux вер­сии 3.3 принес из­менения, ко­то­рые ожи­да­лись дав­но. В ча­ст­но­сти, осу­ще­ст­в­ле­на ин­те­гра­ция с на­ра­бот­ка­ми про­ек­та Android. Зна­чи­тель­но улуч­ше­на реа­ли­за­ция се­те­вой под­сис­те­мы (на­при­мер, ин­те­гра­ция в яд­ро Open vSwitch). Реа­ли­за­ция Btrfs ста­ла бо­лее гиб­кой (доста­точ­но вспомнить воз­мож­ность пе­ре­хо­да с од­но­го RAID-уров­ня на дру­гой). Наи­бо­лее за­мет­ным в об­лас­ти под­держ­ки ап­па­рат­ной час­ти ста­ла реа­ли­за­ция раз­ра­бот­чи­ка­ми под­держ­ки ар­хи­тек­ту­ры C6X про­цес­со­ров от ком­пании Texas Instruments. Что ка­са­ет­ся, фай­ло­вой сис­те­мы ext4, то она по­лу­чи­ла воз­мож­ность бы­ст­ро­го из­менения раз­ме­ра, да­ле­ко опе­ре­див ранее доступ­ные ме­ханиз­мы для этой це­ли. Рас­ши­рить воз­мож­но­сти про­цес­са за­груз­ки те­перь мож­но с по­мо­щью тех­но­ло­гии EFI.

Боль­шое ко­ли­че­­ст­во мел­ких из­менений и усовер­шенствований сде­ла­ли яд­ро Linux луч­шим и бо­лее гиб­ким. |

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF158:%D0%AF%D0%B4%D1%80%D0%BE_Linux_3.3_18&oldid=17510»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика