После двух месяцев разработки Линус Торвальдс представил релиз ядра Linux 4.7. Среди наиболее заметных изменений: распараллеливание проверок содержимого директорий, более быстрый и точный механизм управления частотой CPU, поддержка механизма UEFI Capsule для организации обновления прошивок, серия значительных улучшений в средствах трассировки и отладки, поддержка виртуальных контроллеров USB-устройств в стеке USB/IP, возможность ограничения привязки загрузки модулей ядра только из одной ФС, поддержка разработанного для Android механизма sync_file.

В новую версию принято около 12 тысяч исправлений от примерно 1500 разработчиков, размер патча - 34 Мб (изменения затронули 9744 файлов, добавлено 493490 строк кода, удалено 194974 строк). Около 47% всех представленных в 4.7 изменений связаны с драйверами устройств, примерно 19% изменений имеют отношение к обновлению кода специфичного для аппаратных архитектур, 15% связано с сетевым стеком, 5% - файловыми системами и 4% c внутренними подсистемами ядра.

Из наиболее интересных новшеств ядра Linux 4.7 можно отметить:

• Дисковая подсистема, ввод/вывод и файловые системы
  • В системе кэширования информации о путях в директориях, предназначенной для ускорения выполнения различных типовых проверок (например, можно проверить наличие файлов в директории без обращения к диску), реализована возможность выполнения нескольких параллельных проверок в одной директории. Так как кэш сам по себе работает достаточно быстро, поддержка распараллеливания не оказывает большого влияния на производительность для типовых нагрузок, но может привести к ускорению для сценариев работы, в которых имеет место большое число операций с одной директорией;
  • Разработанный для платформы Android механизм sync_file перемещён из экспериментальной секции staging в основное ядро. В отличие от традиционных барьеров на память (fences), напрямую привязываемых ядром к буферам и неподконтрольных из пространства пользователя, sync_file предоставляет API для обработки барьеров в пространстве пользователя, что значительно упрощает создание графических драйверов с компонентами в пространстве пользователя;
  • В XFS добавлена возможность настраиваемой обработки ошибок для проблем, связанных с метаданными. Режим обработки ошибок по умолчанию изменён с "повторять попытки вечно" на "повторять попытки для отмонтирования при сбое";
  • В BTRFS для функуции renameat2 представлены операции RENAME_EXCHANGE для атомарного обмена путей и RENAME_WHITEOUT для использования в overlayfs. Добавлен новый ioctl для удаления устройства по его идентификатору (devid);
  • В CEPH добавлена поддержка использования нескольких файловых систем (нескольких пространств имён в одном кластере);
  • В EXT4 добавлена возможность прерывания операции readdir() для больших пустых директорий (директорий с большим числом очищенных блоков, в которых раньше было много файлов);
  • В NFS добавлена поддержка операции COPY, определённой в спецификации NFS v4.2, которая реализована через появившийся в ядре 4.5 системный вызов copy_file_range и позволят выполнить копирование без перемещения данных по сети с сервера к клиенту и возвращения от клиента на сервер;
• Сетевая подсистема
  • В стек USB/IP, позволяющий организовать доступ к удалённым USB-устройствам поверх сети TCP/IP, добавлена поддержка создания виртуальных контроллеров USB-устройств. Новая возможность позволяет не только работать с реальными физическими USB-устройствами, но и пробрасывать виртуальные устройства. Например, можно реализовать эмулятор смартфона, который будет выглядеть для рабочего окружения разработчика как обычный смартфон, подключенный по USB;
  • В состав принят предложенный компанией Airbus патч, добавляющий в сетевой стек поддержку первой версии протокола HSR (High-availability Seamless Redundancy), предназначенного для создания отказоустойчивых сетей Ethernet;
  • Проведена работа по оптимизации TCP-стека для сокращения задержек в процессе обработки большого числа пакетов;
  • Добавлена поддержка протокола GTP-U для туннелирования GPRS;
• Память и системные сервисы
  • В систему динамического управления частотой процессора (cpufreq) добавлен новый механизм регулирования частоты - schedutil, в котором удалось добиться слаженной работы планировщика задач и средств управления питанием CPU. Schedutil отличается от ранее доступных регуляторов тем, что для принятия решения об изменении частоты он напрямую использует информацию от планировщика задач и может сразу обращаться к драйверам cpufreq для оперативного изменения частоты, мгновенно подгоняя параметры работы CPU к текущей нагрузке. Подобный подход позволяет избавиться от задержек при изменении частоты и сразу реагировать на изменение нагрузки. В ядро пока принята простейшая реализация schedutil, которую планируется расширить в следующих выпусках;
  • Поддержка механизма UEFI Capsule, предоставляющего средства для передачи данных в прошивки EFI. После получения этих данных прошивка разбирает их и принимает решение по из дальнейшему использованию в зависимости от контекста. Наиболее частым применением UEFI Capsule является передача нового образа прошивки для обновления до новой версии при следующей загрузке. Запись данных осуществляется через устройство /dev/efi_capsule_loader;
  • В ftrace, фреймворк для отслеживания вызова функций, добавлена команда "hist", предоставляющая средства для построения гистограмм событий путём агрегирования информации о наступающих событиях в форме ключ-значение. При помощи новой возможности можно формировать произвольные сводные отчёты, например, узнать раскладку частоты выполнения системных вызовов или интенсивности чтения из файлов в разрезе выполняемых процессов;
  • В команду "perf trace" добавлена возможность вывода цепочек исполнения системных вызовов из пространства пользователя. Например, командой "trace --call-graph dwarf --filter-pids {pid}" можно отследить обращения к системному вызову recvmsg(), произведённые из процесса gnome-shell;
  • Добавлен новый тип программ BPF - BPF_PROG_TYPE_TRACEPOINT, которые можно прикреплять к точкам трассировки (tracepoint - вариант динамических printf(), выставляемых разработчиками программ для анализа поведения системы, к которым затем можно обращаться из LTTng, perf, SystemTap, ftrace). Таким образом, теперь можно собирать данные из точек трассировки и обрабатывать из в программе BPF, что является более быстрой альтернативой доступа к точкам трассировки через kprobes;
  • В /proc/PID/status добавлено новое поле, позволяющее узнать текущий umask процесса;
  • В состав ядра добавлена улучшенная реализация системы для определения состояния нехватки памяти в системе (OOM);
• Виртуализация и безопасность
  • Добавлен новый LSM-модуль LoadPin, который позволяет гарантировать, что все загруженные ядром файлы (модули ядра, прошивки, образы kexec и т.п.) получены из одной файловой системы. Модуль изначально был создан для Chrome OS и предназначен для обеспечения загрузки компонентов ядра только с криптографически верифицированного носителя (dm-verity), при этом верификация осуществляется сразу для всего раздела (доступен только на чтение), без необходимости проверки цифровых подписей для отдельных файлов;
  • Для архитектуры MIPS добавлена поддержка рандомизации адресного пространства (ASLR);
  • Добавлена новая опция для рандомизации списков освобождения памяти в slab memory allocator, что делает работу данной системы менее предсказуемой для атакующих;
• Оборудование
  • В драйвер AMDGPU добавлена поддержка GPU Radeon RX480, основанного на новой архитектуре Polaris
  • Проведён рефакторинг DRM-драйвера (Direct Rendering Manager) для видеокарт Intel, добавлена поддержка управления цветом, решены проблемы с зависанием на Skylake GT3 и GT4;
  • Добавлен DRM-драйвер sun4i-drm для SoC Allwinner A13, в будущем ожидается поддержка и других моделей;
  • Добавлены DRM-драйверы для Soc Mediatek MT8173 и Hisilicon Kirin;
  • В DRM-драйвер для видеокарт NVIDIA (Nouveau) добавлена поддержка GPU GM108 Maxwell и улучшена работа с датчиками температуры;
  • Для систем ARM64 добавлена поддержка архитектуры NUMA и возможности перехода в спящий режим (suspend-to-disk).