18 de diciembre de 2014

Las novedades de Linux 3.18

Ya se ha anunciado la versión 3.18 de Linux. Esta versión añade soporte para overlayfs, que permite combinar dos sistemas de archivos en un sólo punto de montaje, se añade soporte para mapear memoria de espacio de usuario en la memoria de vídeo en los drivers Radeon, se añade una llamada de sistema bpf() que permite la ejecución de programas en bytecode al estilo de BPF; se añade también un algoritmo de congestión de tráfico TCP optimizado para centros de datos, un protocolo de encapsulado optimizado para virtualización, soporte para incrustar protocolos IP en paquetes UDP, y soporte de la capa de bloques multi-cola en la implementación SCSI. También se han incluido drivers nuevos y muchas otras mejoras y pequeños cambios. La lista completa de cambios, en inglés, puede encontrarse aquí, como siempre.


· Overlayfs
El sistema de archivos overlayfs permite combinar dos sistemas de archivos, uno "superior" y otro "inferior", en un sólo punto de montaje. Las modificaciones a ese sistema de archivos mezclado se hacen en el sistema de archivos superior. Este sistema tiene muchos usos, pero es conocido sobre todo por ser utilizado en los live-CD, en los que se monta una imagen del sistema operativo como sistema de archivos inferior, y un sistema de archivos en RAM, en el que se hacen las modificaciones, como superior; de ese modo se puede utilizar el live-CD como un sistema real. Overlayfs se diferencia de otros mecanismos de unión de sistemas de archivos en que tras abrirse un archivo todas las operaciones van a los sistemas de archivos inferiores o superiores, lo cual simplifica la implementación y permite tener rendimiento nativo.

Es posible que ambos arboles de directorio estén en el mismo sistema de archivos. El sistema de archivos inferior puede ser cualquier sistema de archivos soportado por Linux y no necesita permisos de escritura. El sistema de archivos inferior puede ser otro overlayfs. El sistema superior será normalmente escribible y si lo es debe permitir la creación de atributos extendidos trusted.*, y debe retornar un d_type válido en readdir(), de modo que NFS no está permitido.

· Radeon: mapeado de espacio de usuario en la memoria de vídeo
Linux 3.16 añadió la posibilidad de mapear direcciones de espacio de usuario en la memoria de vídeo para chips Intel. En esta versión, también se ha incorporado en el driver Radeon soporte de esta característica, que permite utilizar datos de la aplicación como fuente para texturas o incluso como destinación de un proceso de renderizado (dependiendo de las capacidades del chipset). Esto tiene usos útiles, tales como descargas de memoria a la GPU sin copias y mejoras de rendimiento en varios casos. Esta capacidad tiene consecuencias extensas, desde renderizado por software más veloz (chromium) o mitigación de pausas en ciertos casos en firefox.

· Llamada al sistema bpf() para programas de máquina virtual eBPF

La llamada al sistema bpf() es un multiplexador para una serie de operaciones en eBPF que pueden ser descritas como "máquina virtual universal en el kernel". eBPF es similar al Berkeley Packet Filter que se usa para filtrar paquetes de red. eBPF "extiende" el BPF clásico de múltiples maneras incluyendo la capacidad de hacer llamadas a funciones de ayuda en el kernel y acceso a estructuras de datos compartidas. Los programas pueden ser escritos en un C restringido que se compila a bytecode eBPF y se ejecuta en la máquina virtual eBPF o se convierte en instrucciones nativas con un JIT.

Los programas eBPF son similares a módulos de kernel. Los carga un proceso de usuario y se descargan automáticamente cuando el proceso sale. Cada programa eBPF es un conjunto de instrucciones seguro. El verificador eBPF determina estáticamente que el programa termina y es seguro de ejecutar. Los programas pueden estar conectados a diferentes eventos. Estos eventos pueden ser paquetes o eventos de trazado. Más allá de almacenar datos los programas pueden llamar a funciones de ayuda del kernel que podrían, por ejemplo, volcar la pila, invocar trace_printk u otras ayudas para la depuración del kernel.

· TCP: algoritmo de congestión Data Center TCP
Esta versión añade el algoritmo de control de congestión Data Center TCP (DCTCP). Se trata de un algoritmo diseñado para optimizar el rendimiento de las redes de centros de datos, centrándose en proporcionar: alta resistencia a las ráfagas de tráfico alto, baja latencia y alto rendimiento.

· Geneve: Protocolo de encapsulación para virtualización
El advenimiento de las redes virtualizadas ha provocado un aumento del interés y de la creación de nuevos protocolos. Los protocolos de túneles existentes han intentado resolver diferentes aspectos de los nuevos requerimientos de las redes virtualizadas, pero pronto quedaban desfasados. Linux 3.18 añade Geneve, un protocolo que intenta evitar esos problemas proporcionando un protocolo para túneles que proporciona redes de nivel 2 sobre redes de nivel 3.

· Mejora del rendimiento de red: agrupación del procesamiento de la cola de envío
Esta versión añade soporte para retrasar el procesado de SKBs (buffers de sockets). Procesar la cola de envíos del driver de la tarjeta de red es costoso, de modo que es posible compartir ese coste acumulando varios búfers y procesándolos al mismo tiempo. Varios drivers han incorporado esta característica: i40e, igb, ixgbe, mlx4, virtio_net, se añadirán más en futuras versiones.

· Soporte para foo-sobre-UDP
Esta versión añade soporte para encapsular cualquier protocolo IP sobre UDP incluyendo túneles (IPIP, GRE, SIT).

La motivación para esta funcionalidad es que el hardware y software de red existente están optimizados para UDP y pueden utilizarse para proporcionar un mejor servicio. En esta versión se ha añadido soporte para usar foo-sobre-UDP en GRE, IPIP, y SIT. Se ha añadido un nuevo comando "ip fou" en las nuevas versiones de ip para usar esta característica.

· Soporte de SCSI multicola opcional
Linux 3.13 añadió un nuevo diseño para la capa de bloques que permitía procesar múltiples colas IOs en paralelo. Esta característica, sin embargo, no era transparente y requería adaptación de los drivers. En esta versión, se ha añadido soporte para esta capa multi-cola en la capa SCSI (usada por los drives ATA y SATA) como una opción

Y eso es todo. La lista completa de cambios en inglés, aquí.

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