Kernel-Log – Was 3.11 bringt (2): Infrastruktur | heise online
heise PlusAbo
Anzeige

Kernel-Log – Was 3.11 bringt (2): Infrastruktur

Linux kann jetzt Teile des Arbeitsspeichers komprimieren, wenn es im RAM eng wird. Neu sind auch Unterstützung für den Kompressionsalgorithmus LZ4, Locking per "wound/wait" und eine Anpassung, durch die Wine für Windows RT übersetzte ARM-Software ausführen kann.

vorlesen Druckansicht 12 Kommentare lesen
Lesezeit: 24 Min.
c't Magazin
Von
  • Thorsten Leemhuis
Inhaltsverzeichnis

Das Memory-Management-Subsystem von Linux enthält mit 3.11 erstmals Zswap, das Arbeitsspeicherinhalte zu komprimieren versucht, die der Kernel sonst in den Swap-Bereich auslagern würde (Dokumentation, LWN.net-Artikel); dazu greift Zswap auf die Hilfe des ebenfalls neuen Memory Allocator Zbud zurück. Das Ganze kann die Performance steigen, da das Dekomprimieren bei modernen CPUs häufig schneller erfolgt als ein Einlesen ausgelagerter Speicherbereiche. Die Technik war schon länger im Staging-Bereich des Kernels, wo Code liegt, der den Qualitätsansprüchen der Kernel-Entwickler nicht genügt; Zswap gilt aber auch nach dem Verlassen dieses Bereichs noch als experimentell.

Einige andere Änderungen am Memory-Management-Code soll Aussetzer vermeiden helfen, die gelegentlich beim Swappen entstehen, wenn der Kernel parallel große Datenmengen wegschreibt.

Kernel-Programmierern stehen jetzt "wound/wait style locks" zur Verfügung. Dabei handelt es sich um einen Mutex für den koordinierten Zugriff auf Datenstrukturen, bei der mehrere Threads exklusiven Zugriff auf mehr als eine Datenstruktur benötigen, die Sperren aber in unterschiedlicher Reihenfolge anfordern – das kann zu Deadlocks führen, wenn Task 1 nach dem Sperren von Buffer 1 auch einen Lock auf Buffer 2 anfordert, während Task B Letzteren bereit gesperrt hat und exklusiven Zugriff auf Buffer 1 anmeldet.

Durch den neuen, aus dem Datenbankbereich entliehen Ansatz wird die jüngere der beiden Task gezwungen, ihre Sperre aufzugeben, sodass die ältere Task beide Buffer sperren und weiterarbeiten kann. Hintergründe zur Funktionsweise erläutern ein LWN.net-Artikel und die Dokumentation. Dort wird auch die Motivation erläutert: Diese Locking-Technik wurde vornehmlich für Grafikhardware entwickelt, denn auf deren Buffer können durch Techniken wie DMA_buf mehrere Treibern zugreifen; einige solcher Treiber nutzen den neuen Mutex bereits.

Mehr Infos

Entwicklungsstand

Am Sonntag hat Linus Torvalds die sechste Vorabversion von Linux 3.11 freigegeben. Dabei erwähnte er mittlerweile fast vierhunderttausend Commits vorgenommen haben, seit er zur Quellcodeverwaltung von BitKeeper auf Git umgestiegen ist. Er deutet ferner an, Linux 3.11-rc7 vermutlich genau 22 Jahre nach der ersten Ankündigung von Linux freigeben zu wollen – also am 25. August.

Linux 3.11 kann LZ4 zum Komprimieren und Dekomprimieren von Daten nutzen. Laut Messwerten der Entwickler soll dieser Kompressionsalgorithmus fast so dicht packen wie LZO, aber deutlich flotter entpacken. Das macht LZ4 unter anderem zum Komprimieren von Kernel-Binary und Initramfs interessant, was Linux 3.11 ebenso unterstützt wie die Verwendung von LZ4 über das Crypto API.

Durch eine recht kleine Änderung bringt Linux 3.11 alles mit, damit aktuelle Wine-Versionen auf ARM-Systemen Windows-RT-Programme ausführen können, die für die ARM-Variante von Windows RT übersetzt wurden. Der ARM- und ARM64-Code wird erstmals Unterstützung für Hugetblfs und Transparent Huge Pages (THP) bieten, mit deren Hilfe sich große Speicherseiten bei ARM-Kernen nutzen lassen (1, 2,3, 4). Neu ist auch die Unterstützung für die von ARM selbst entwickelte IOMMU (I/O Memory Management Unit).Der im Kernel integrierte Hypervisor KVM wird nun auf ARM64-Prozessoren virtualisieren können (u. a. 1, 2); das gelingt jetzt auch mit Xen, wenn man Linux 3.11 mit dem Xen-Hypervisor 4.3 paart.

Unter den Änderungen am Tracing- und Perf-Code war Basis-Unterstützung für die Performance-Monitoring-Features, die Intels Haswell-Prozessoren (u. a. 1, 2, 3, 4, 5) und die IOMMU in neueren AMD-Prozessoren bieten.

Das neue Make-Target "kvmconfig" ändert eine vorliegende Kernel-Konfiguration ab, damit ein damit gebauter Kernel sich für den Betrieb unter KVM eignet. Zu den wichtigsten Modifikationen am Prozess-Scheduler (1, 2) gehört eine Optimierung für Voluntary Preemption; laut Messungen des Entwicklers steigt dadurch die Geschwindigkeit beim Datenaustausch zwischen Host und VM über virtuelle Netzwerkschnittstellen um rund ein Gigabit/s.

Zahlreiche Anpassungen gab es auch am ACPI- und Cpufreq-Code. Darunter eine, durch die der Kernel nicht mehr ins Straucheln geraten soll, wenn er Hardware nicht im Betrieb deaktivieren kann (Hot-Unplug), obwohl er dazu angewiesen wurde (1, 2) – etwa weil der Kernel selbst noch Bereiche von Arbeitspeichermodulen nutzt, die entfernt werden sollen. Die Kernel-Entwickler haben zudem versucht, ein ACPI-Problem bei der Displayhelligkeits-Regelung mancher Windows-8-Notebooks zu beseitigen; das hat aber auf einigen Systemen zu Schwierigkeiten geführt, daher wurden die Anpassungen fürs Erste wieder ausgebaut (1, 2, 3).

Die kleinen Perlen: Infrastruktur

Die kleinen Perlen: Infrastruktur

Die folgenden Links führen zu einigen kleineren, aber keineswegs unbedeutenden Änderungen:

ACPI, PCI, PM, ...

Crypto & Security

Memory Management

Tracing

Virtualization

Various

Die kleinen Perlen: Architektur

Die kleinen Perlen: Architektur-Code

ARM

PPC

x86

Various

Ein "C" im Bereich "[  ]" kennzeichnet Commits mit Änderungen an Kconfig-Dateien, welche die Konfigurationsoptionen samt der zugehörigen Hilfetexte enthalten. Mit "I" ausgezeichneten Patches rüsten neue PCI- oder USB-IDs nach; jene mit "D" verändern die dem Kernel beiliegende Dokumentation; Commits mit "N" legen neue Dateien an. Die Zahl vermittelt einen groben Eindruck zur Größe des Patches: Eine "1" kennzeichnet Patches, die inklusive Kommentar zwischen 10 und 20 KByte groß sind; Patches mit einer "9" sind 90 KByte oder größer.

Mehr Infos

Die "Was Linux 3.11 bringt"-Serie

Das Kernel-Log kann bereits jetzt einen Überblick über die wichtigsten Neuerungen der Linux-Version 3.11 geben, da alle größeren Änderungen bereits in den ersten beiden Entwicklungswochen integriert wurden; das in der ersten Septemberhälfte erwartete Linux 3.11 befindet sich seit dem in der Stabilisierungsphase, in der die Kernel-Hacker nur selten größere Umbauten vornehmen.

Über einige der Neuerungen von Linux 3.11 hat das Kernel-Log bereits im Rahmen der Artikelserie "Was 3.11 bringt" berichtet:

  1. Dateisysteme & Storage

In den kommenden Wochen werden noch Artikel zu den Änderungen an Netzwerk-Unterstützung und Treibern erscheinen.

Weitere Hintergründe und Informationen rund um Entwicklungen im Linux-Kernel und dessen Umfeld finden sich in den vorangegangenen Kernel-Logs auf heise open. Neue Ausgaben des Kernel-Logs werden auf dem Twitter-Konto "@kernellog" erwähnt. (thl) (thl)

Beliebte Bestenlisten

Alle Angebote
Newsletter heise-Bot heise-Bot Push Nachrichten Push Push-Nachrichten