阅码场征稿

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1. 体系结构相关

5.10版本中RISC-V架构合入了UEFI这个大特性，这个特性由西数的两位工程师 Anup Patel和Atish Patra贡献，共7个补丁，支持了 early ioremap，用于UEFI启动内核所需的PE/COFF header，the RISC-V EFI stub和EFI runtime services。

此外， 5.10版本中有不少和ARM架构相关的特性，例如之前提到的MTE补丁，该功能借助ARMv8架构中不使用的几个高地址bit位（参见ARMv8 programming guide描述的TBI：Top Byte Ignore）作为tag，可以检测下面错误：bounds violations,，use-after-free, use-after-return, use-out-of-scope，use before initialization。用户空间MTE的支持和内核MTE的selftest测试用例该版本都合入了。内核空间MTE的支持则在5.11 merge window合入。

这个版本还增强了pointer authentication，Pointer authentication可以降低ROP(Return-oriented programming）攻击风险。和MTE类似，PAC使用了系统不使用的地址高位作为签名（PAC），5.10的版本中，增强了PAC的生成算法，并且当authenticate指令失败，会产生fault。值得注意的是，如果fault发给用户空间，这里的行为和之前的实现有变化，之前会给用户空间发SIGSEGV（Invalid memory reference），而目前会发送SIGILL(Illegal Instruction)。另外一个需要注意的是，MTE和pointer authentication都使用了地址都高位，如果同时打开，PAC可用比特会减少。

The arm64 architecture can now do performance-events monitoring over Arm’s CMN-600 interconnect

调测是系统软件很重要的一部分能力，有纯软件的方式，也有软硬结合的方式。例如想分析cache性能，可以通过硬件PMU（Performance Monitor Unit）得到cache miss rate等数据。PMU可以在CPU，总线等模块中。这个补丁提到的PMU是系统总线中的PMU。

CMN-600是ARM公司与2016年推出的系统总线IP，最大支持128个处理器和8T内存。CMN代表Coherent Mesh Network，顾名思义，是个网络结构，它的基本结构是XP（crosspoint）。CMN最大支持8x8=64个XP节点，每个节点可以支持两个Device，例如处理器，IO设备等，也包括调测设备，例如DTC。DTC是Debug Trace Controller的缩写，负责整体的PMU管理和中断（XP节点中有local monitor）。下图来自CMN-600 TRM，是一个3x5的mesh网络例子。

 

Linux系统的PMU是事件（event），通常的做法是通过perf_pmu_register注册。在arm cmn实现中，arm_cmn_probe调用了该函数注册pmu的attribute group和pmu的event，也就是注册该PMU支持的调测能力。例如arm cmn驱动中注册了400多种事件，其中PMU_HN_CACHE_MISS_EVENT和PMU_HNSLC_SF_CACHE_ACCESS_EVENT，可以用于计算cache miss rate（Cache miss rate (%) = Total cache misses/Total cache accessesx 100）。注册后，调用者（例如perf_event_open）初始化并注册event到perf_event_groups中，该event的相关处理函数是前述arm_cmn_probe注册的。这是Linux pmu event通常的管理方式。cmn驱动稍微多做了一些事情：cmn网络需要通过discovery发现，而不是固定写死的网络；发现之后，需要初始化前述的DTC，并为DTC注册中断。

 

这个补丁分为两部分，其中文档简述了CMN-600以及PMU驱动的一些实现考虑，具体实现在“ drivers/perf/arm-cmn.c“，感兴趣的童鞋可以根据前面内容读读代码（参见上图，图片节选自阅码场张健老师的ARM Linux课程）。

 

2. 文件系统和Block Layer

ext4：两个提升性能的改进点

补丁1：https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=9faac62d40131521973192e46a82d5066bb42c09

补丁2：https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=f5b8b297b04208e101c1f92fe804cd4e66df30e8

在ext4 的 iomap 中，如果是复写，在已经映射了块的情况下，直接使用已有的映射信息，而不是重新映射。一个非常简单的改动，在 DAX & DIO 模式下，能大幅提升文件随机复写的速度。在 使能了模拟 pmem（DAX）的PPC64 VM设备上测试，约有10倍的随机复写性能提升。但在常规的 IO 操作（非 iomap）中，其实并不会有影响。

另外一个 fast commit 的新功能实用性更强。在 ext4 的 data=ordered 的日志模式中，会在日志中记录下完整的元数据。一个完整的元数据有时候也是有冗余的，大多时候改动可能只有一点点。能不能只记录涉及的最少改动？这就是 fast commit 新功能要做的事情。fast_commit 的功能需要在 mkfs 时使能，已有的旧的 ext4fs 并不能生效。

overlayfs：新增 volatile 的挂载参数

补丁：https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=c86243b090bc25f81abe33ddfa9fe833e02c4d64

我们通过 sync 来保证数据刷入，但如果太频繁的 sync 却会严重拖慢了性能。有使用者抱怨，dnf/yum 安装包时总会触发大量的 sync，严重拖慢了 image 的创建速度。

有些使用场景下，使用者并不希望频繁响应 sync，只需要在 umount 时回刷 overlayfs 的 upper layer 文件系统足够了。甚至根本不在意 upper layer 文件系统是否同步，如果数据不完整，丢弃并重新创建即可。

为了满足这样的需求，新支持了 volatile 挂载参数。在使能了这样的挂载参数后，对 upper layer 文件系统的任何形式的 sync 都会被忽略。

这个新的挂载参数并不常用，使用者应根据自己的场景来确定是否使能。

null_blk：一个测试不同块层实现的性能的模拟块设备

补丁：https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=dc4d137ee3b79a7474b747b4b326d472ccc2cb79

5.10 合入了一个关于 null_blk 的优化补丁，添加支持最大打开和活跃的 zones 的限制。相信大多数人也是第