Linux内核版本及特性

Linux Kernel 3.0主要特性

Linux Kernel 3.0改进了对虚拟化和文件系统的支持，主要特性有：

➢ Btrfs实现自动碎片整理、数据校验和检查，并且提升了部分性能

➢ 支持sendmmsg()函数调用，UDP发送性能提升20％，接口发送性能提升约

30％

➢ 支持XEN dom0

➢ 支持应用缓存清理(CleanCache)

➢ 支持柏克莱封包过滤器(Berkeley Packet Filter)实时过滤，配合libpcap/tcpdump提升包过滤规则的运行效率

➢ 支持无线局域网(WLAN)唤醒

➢ 支持非特殊授权的ICMP_ECHO函数

➢ 支持高精度计时器Alarm-timers

➢ 支持setns() syscall，更好地命名空间管理

➢ 支持微软Kinect体感设备

➢ 支持AMD Llano APU处理器

➢ 支持Intel iwlwifi 105/135无线网卡

➢ 支持Intel C600 SAS控制器

➢ 支持雷凌Ralink RT5370无线网卡

➢ 支持多种Realtek RTL81xx系列网卡

➢ 大量新驱动

➢ 大量bug修正和改进

Linux Kernel 3.1主要特性

Linux Kernel 3.1主要特性:

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新架构：OpenRISC

动态回写控制

在Ext3中默认启用文件系统barriers

支持近场通信（NFC）

Slab allocator速度提升

VFS可扩展性的改进

新的iSCSI实现

cpupowerutils改进

软RAID：坏块管理

Wii控制器支持

Linux Kernel 3.2主要特性

Linux Kernel 3.2主要特性:

➢ EXT4：支持更大的块

➢ BTRFS：更快的数据清理、tree roots自动备份、详细的错误消息、元数据手动检查

➢ 进程带宽控制器

➢ 新架构：Hexagon

➢ Device Mapper中的自动精简配置和递归快照

➢ I/O-less dirty throttling，以减少文件系统回写

➢ 针对TCP的Proportional Rate Reduction算法

➢ 改进的实时分析工具“perf top”

➢ Cross memory attach

另外，该版本在驱动程序、特定架构、文件系统、内存管理、网络、设备映射、电源管理、虚拟化、加密、安全、跟踪/分析等方面做了大量改进,Torvalds非常简短的公告面向世界发布了3.2内核，打开为Linux 3.3开发主线，当然，这个版本有通常的补丁和新的驱动程序，但也有一些被关注的新特性值得看看。

文件系统的改进

让我们看看新文件系统的变化，用户现在需要用到越来越多的存储。这意味着越来越大的硬盘驱动器。不幸的是，EXT4系统的最大文件系统块一直停留在4KB，这给工作中使用更大文件的用户带来了不便。在3.2版本中，用户可以增加块大小最大为1MB。

在3.2内核中也看到了BTRFS一些小的改进。例如，BTRFS当它遇到坏块或其他错误时，现在给出了更详细的提示消息。此外，您现在可以手动检查一个文件系统，所以您可以查询BTRFS，哪些文件是坏块。

Hexagon和其他改进

Linux加入一个新的架构是不寻常，但Qualcomm的Hexagon Processor是有点不同.linux支持的CPU大多是像x86/AMD64架构，我们大多数人在我们的台式机/笔记本机或服务器使用。（“像”他们是广泛通用机器。）

Hexagon是一个“通用数字信号处理器，高性能和低功耗设计。”它可以用来处理视频等，或可以用于操作系统和数字信号处理。你可能不会很快在这个处理器上能运行Linux Mint，但它可能是在您的下一组机顶盒或别的东西，需要很多媒体处理能力上，但不是一般目的的计算。

在TCP方面，谷歌真的想要让你更快得到的搜索结果。正因如此，事实上，他们已经为TCP协议开发出更好的包恢复算法。谷歌的算法，“减少比例率”是

为了改善延迟。

CPU带宽控制和自动精简配置

随着时间的推移，Linux内核在微调资源的控制权上变得更灵活，3.2内核有两个显着特点，将在这方面非常有用。

首先是CPU带宽控制，它允许管理员指定一个进程组在一段时间内可以使用多少CPU时间。例如，用户可以使用的调度功能，以限制一个进程组在一个特定的时间（以毫秒为单位）最大N个CPU的运行时间•，或限制进程组一个CPU的一小部分。当小组到达它的极限，它的缩减，直至未来一段时间内启动。

例如，你可以给一个1000毫秒的时间内和1000毫秒配额。这将使一个运行时的第1组CPU价值。或者你可以给进程组1000毫秒的时间内以100ms的配额，这将限制进程组的CPU运行时的十分之一。

第二个特点允许存储空间过度配置，这样可以使空间不被浪费

Linux Kernel 3.3主要特性

Linux Kernel 3.3主要特性:

从该版本开始，在主分支中将合并Android及子系统中的一些特性，这将大大有益于Android mod社区，同时也意味着未来的Linux发行版中可以运行Android应用程序。

该版本中的主要特性包括：

➢ BTRFS：支持不同RAID级别之间restriping，改善了平衡和调试工具

➢ Open vSwitch

➢ 更好的网络接口绑定

➢ 字节队列限制

➢ Per-cgroup TCP缓冲区限制

➢ 网络优先权控制组

➢ 改善了EXT4在线调整功能

➢ 新架构：TI C6X

➢ 支持EFI启动

Linux Kernel 3.4主要特性

Linux Kernel 3.4主要特性:

➢ Intel Sandy Bridge、Ivy Bridge处理器性能改进

➢ 支持Intel Medfield Atom处理器的图形核心

➢ 内核DRM驱动支持AMD Radeon HD 7000系列显卡、Trinity APU处理器(用户空间Gallium3D支持仍然是一团糟)

➢ 初步支持NVIDIA GeForce 600系列显卡

➢ Btrfs文件系统大量改进：修复与数据恢复工具、元数据区块大于4KB、性能改进、更好的错误处理

➢ 新的x32 ABI：64位模式加32位指针

➢ x86处理器驱动自动探测

➢ 支持DMA-BUF PRIME

➢ 新的电源管理阶段和PCI-E ASPM(活动状态电源管理)变更

➢ Yama安全模块

➢ 其它改进：内存管理、网络、EXT4/FUSE/NFS/ XFS/HFSplus/CIFS/GFS2文件系统、KVM/Xen虚拟化……

Linux Kernel 3.5主要特性

Linux Kernel 3.5主要特性:

4元数据校验和

现在的文件系统，比如ZFS和Btrfs，都证明了使用校验和对于保证文件系统的完整性很有价值，ext4也新增了存储多种元数据域校验和的功能。

s：用户空间探测器（userspace probes）

Uprobes是kprobe对应的用户空间，允许在用户应用的任意内存地址添加性能探测器，并且在不引起破坏的情况下收集调试和性能信息，可以用来寻找性能问题。这些探测器可以在程序运行时动态地添加，并不需要重新启动应用或者修改二进制文件。这些探测器通常通过仪表应用来管理，比如perf probe、systemtap 和 LTTng。

3.基于Seccomp的系统调用过滤

Seccomp （即“"secure computing”的别名）是2.6.12版本重新加入的简单沙盒机制，用来确保系统调用处于受限状态（仅允许对已打开的文件进行exit,

sigreturn, read 和 write操作）。Seccomp现在又增加了新功能：不再是有限并且确定的系统调用，Seccomp现在已经成了一种过滤机制，用来管理一个系统调用是否被禁止（和Berkeley Packet Filter功能类似。

bloat fighting：CoDel队列管理

Codel即“controlled delay”是一种新的队列管理算法，用来处理整个网络过多的缓冲带来的问题（也就是“bufferbloat”）。Jim Getty，bufferbloat现象的发现者，认为这个算法是过去14年里用来解决AQM算法问题的最优秀解决方案。

连接修复

作为进程检查点/重启目标的一部分，Linux在这个版本中支持停止TCP连接并在另一台主机上重启它。容器虚拟化实现将使用到这个特性，通过远程终端将整个网络连接透明地从一个宿主迁移到另一个。这项功能实现了将一个套接字放置到“修复”模式，这允许收集必要的信息或者在新的套接字中重建之前的状态。

提前重传（TCP Early Retransmit）

TCP Early Retransmit允许触发快速转播，在特定的情况下减少快速重传确认请求的重复次数，这使得传输时延快速重传来恢复部分损失，否则会需要大量的重传超时损失。换句话说，连接从丢失的数据包包中恢复地更快，降低了延迟。

提前重传由tcp_early文件（/proc/sys/net/ipv4/tcp_early）控制，它支持三个值：“0”（关闭提前重传）、“1”（开启提前重传）和“2”（默认选项，启动提前重传但推迟快速重传和快速恢复）。

d风格的自动挂起

在将Android代码合并进来时最具争议性的地方在于“suspend blockers”方法和“wakelocks”方法，这是一个特定的电源管理方法，目的在于尽可能地挂起系统。系统的自然状态是睡眠状态，仅为刷新内存和少量用来唤醒系统的进程提供电源，系统仅在做一些实在工作的时候全力工作，其它时候尽可能地进入挂起状态。

：I/O故障统计和一些不明显的提升

I/O故障统计支持新增：I/O故障、CRC故障和生成的元数据块跟踪检查每个驱动器，Btrfs 检查并返回驱动器状态，将在未来的btrfs-progs中包含，即：btrfs device stats。

9.通过FireWire和USB的SCSI

本次更新还包括一个把IEEE-1394接口当作SCSI传输器的驱动，这也使得同一Firewire总线上的节点也能够显示SCSI设备。这和某些苹果机上的目标磁盘模式类似。

新版本同样为USB接口准备了相同功能的驱动，该驱动支持支持两种USB协议：BBB/BOT和UAS，推荐接口0（主接口）选择BOT，接口1选择UAS。两种协议都支持USB2.0和3.0，UAS甚至利用了USB3.0的流支持特性。

其它更新包括：

1. 驱动和架构变化

2. 核心变化：新增skew_tick启动选项、RCU锁、IPC mqueue等等。

3. 内存管理：新增Frontswap和连续内存分配器，删除状态令牌代码和状态回收（它们已经不是很现在的VM模式）。

4. 虚拟化：引入核心irqchip MSI直接信息注入。

5. 安全性：SELinux、Smack、TOMOYO、Yama和Keys相关众多改进。

6. Perf/tracing：创建libtraceevent.a；注释浏览器新增跳转指令导航支持、环路检测、字符串搜索以及允许以不同颜色表示objdump行地址。

7. 网络功能：新增或改进mac802154、ipv6、batman-adv、L2TP、NFC、802.11（无线）等等功能。

8. 文件系统：新版本增强了对Btrfs、Tmpfs、XFS、CIFS、JFFS2、exofs和Cifs文件系统的支持。

Linux Kernel 3.6主要特性

Linux Kernel 3.6主要特性:

1. Btrfs：子卷配额、配额组、快照差别、跨子卷复制。

1.1. 子卷配额和配额组

每个子卷都可以设置相应的大小限制。一旦子卷大小达到限制配额将无法继续写入数据。该功能可用来代替配额，通过分配每个用户home一个子卷，并设置大小限制。

然而单独设置子卷配额是非常困难的，Btrfs支持配额组概念，可以通过创建一个配额组，并将多个子卷加入该组：该组中的所有子卷将会自动应用相同的配额限制。该功能命令是:

btrfs qgroup create/destroy assign/remove show/limit

1.2. 快照差别（或者说“send/receive”）

Btrfs可以计算两个快照间的区别，并在文件中存储其不同之处。该存储文件可以用在之后重建sent子卷/快照。send/receive的主要用处在于备份。

1.3. 跨子卷复制

Btrfs写时复制设计支持很多文件同时共享相同的底层数据，这使得不需要增倍使用空间就可以复制（使用 cp --reflink）文件或者路径。它有一个限制，尽管：不可以跨子卷进行复制，但这一限制现在已经没有了（但仍然不可以跨vfsmount复制文件，例 如：文件系统上分开挂载的两个子卷）

2. 同时挂载到磁盘和内存

在便携式设备上，将休眠的镜像写入磁盘并挂起设备非常有用。如果电池用光了甚至丢失。计算机将会立刻关机，在重新启动后会从休眠镜像中恢复系统。否则会从内存中恢复，而休眠的镜像则会被忽略。

如果你希望将休眠镜像保存到swap并挂起到RAM，你可以使用

“echo suspend > /sys/power/disk; echo disk > /sys/power/state”命令

3. 对SMBv2协议的支持

cifs网络文件系统增加了对SMB协议第二版的支持。SMB2协议是流行的CIFS和SMB网络文件共享协议的继承者，并且在2006年引入Vista后，一直是Windows

操作系统的本体文件分享原理。SMB2的实现最终会给用户带来更好的性能、安全和更多的特性。

4. TCP Fast Open（客户端）

“Fast Open”是建立TCP链接的最优选择，相比于一般TCP会话能够减少一个RTT（round time trip），在访问流行网站时可以提速4%-41%。但这一版本仅加入了客户端的TFO支持。

5. Bufferbloat fight：TCP small queues

TCP small queues是另一个减少网络拥堵的机制，它的目标在于减少xmit

queues (qdisc & device queues)中TCP包的数量，来减少RTT和cwnd bias，以此解决部分网络拥堵情况。我们可以在不降低名义带宽的情况下，减少每一个批量发送者的缓冲区：每Gbit< 1ms （相比于50ms with TSO）以及每100Mbit

< 8ms （相比于132 ms）

6. 基于NFS/NBD的安全交换

Linux Terminal Server项目推荐使用Network Block Device（NBD）交换，在其手册上还有在某些地方。如何通过NBD设置交换的指南。即使如此，频繁使用NBD交换的机器还是会在几分钟内死锁。该版 本允许使用NBD交换，但也增加了对通过NFS交换的支持。

7. ext4：更好的配额支持

ext4增加了对配额的支持，并视其为一类元素，这也就是说，不再是一单独的可见文在文件系统目录层，配额文件将会作为文件系统元数据存储在隐藏的

索引节点中，将可以直接有e2fsprogs管理，配额哦将在文件系统被挂载的瞬间自动应用。而repquota程序则不会首先启动，除非实现了一个 QUOTASCAN_OPEN接口。

8. PCIe D3cold电源状态支持

新版本增加了对PCI Express运行时D3cold电源状态的支持。D3cold是PCIe设备最底层省电模式。

9. VFIO：userspace driver裸机安全访问设备

VFIO驱动是一个IOMMU/设备不可知框架，在一个受IOMMU保护的安全的环境中向向userspace直接暴露设备访问。换句话说，它保证 了安全的、无特权的userspace driver。为什么Linux需要它？虚拟机经常为了最高I/O性能使用直接设备访问（“设备分配”）。从设备和主机透视图来看，它只是简单地将虚拟机 转变成一个用户驱动，因此能够显著降低延迟、更高的带宽、并可以直接使用裸机驱动。某些应用，特别是在高性能计算领域，也能从低开销、命名空

间直接设备访 问中收益，例如：网络适配器（通常基于非TCP/IP）和计算加速器。

Linux Kernel 3.7主要特性

Linux 3.7主要新特性如下:

➢ 支持64位ARM架构;

➢ 支持ARM多平台即使用单个内核就能启动进入不同ARM系统;

➢ 支持加密签名内核模块，允许完全停止未正确签名模块载入;

➢ 更新Btrfs文件系统，加快fsync()系统调用，移除单目录硬链接限制，支持chattr per-file NOCOW，允许关闭使用nodatacow选项的文件数据写时复制;

➢ 新的实验性strace替代工具perf trace;

➢ 支持服务器端TCP Fast Open;

➢ 实验性SMB 2协议支持;

➢ 支持Intel SMAP安全功能;

➢ 驱动和架构更改;

➢ 多处内核更改。

Linux Kernel 3.8主要特性

Linux 3.8主要新特性如下:

➢ CPU热插拔支持；

➢ 改进ACPI电源管理；

➢ 改善XFS文件系统；

➢ 支持64位ARMv8/AArch64；

➢ 放弃支持旧的i386处理器，减少内耗复杂度；

➢ Video 4 Linux 2驱动支持 DMA-BUF；

➢ 在某些工作负荷下减少物理内存占用；

➢ 支持微软Windows 8多重触摸协议；

➢ 音频驱动改进；

➢ 加密性能改进；

➢ 支持下一代IBM POWER8处理器（2013年发布）

Linux Kernel 3.9主要特性

Linux 3.9的新特性包括：

➢ Btrfs文件系统实验性支持RAID5和6；

➢ Device Mapper将支持将SSD作为硬盘缓存使用，用SSD加快访问频繁使用的数据或临时储存写操作；

➢ KVM hypervisor将首次支持Cortex A15的虚拟化技术；

➢ 支持新的处理器架构ARC以及Meta ATP (Meta 1)和HTP (Meta 2)；

➢ 支持英特尔 7000 Wi-Fi组件和新一代处理器Haswell的新驱动等。

Linux Kernel 3.10主要特性

Linux 3.10主要新特性如下:

➢ 完整支持DynTicks(动态定时器)，并成为内核级别的核心特性。

➢ KVM虚拟化改进。

➢ 音频/声音驱动更新。

➢ ARM架构支持改进，包括更好地支持64位架构。

➢ 大量的Linux加密子系统优化。

➢ AMD电源管理改进。

➢ 分阶段驱动(Staging Drivers)改进与新举措。

➢ BCache固态硬盘/机械硬盘缓存框架已经可用，使用两种硬盘的系统将会大大提速。

➢ eCryptfs AES-NI性能改进，支持AES指令集的AMD/Intel x86处理器将会大大提速。

➢ Btrfs文件系统支持skinny extent，quota也进行了一些重建。

➢ F2FS闪存文件系统重大改进。

➢ XFS额外保护。

➢ DRM驱动多方面改进。

➢ Radeon DRM驱动支持golden registers、UVD视频解码、RadeonSI tiling。

➢ 引入QXL KMS驱动。

Linux Kernel 3.11主要特性

Linux 3.11主要新特性如下:

➢ 支持LZ4压缩，LZ4压缩和解压缩速度快于LZO、Snappy和zlib，目前只支持ARM架构，在ARMv7 1.5GHz硬件上它的压缩速度能达到45.6MB/s，相比之下LZO是25.2 MB/s

➢ 轻量级压缩交换缓存Zswap

➢ 例行的Btrfs和XFS文件系统bug修正和性能改进，F2FS修正了Linux 3.10中发现的一个性能退化bug，首次加入高性能并行分布式文件系统Lustre

➢ 动态电源管理支持从Radeon HD 2000到Radeon HD 7000系列的GPU

➢ KVM和Xen虚拟化支持64位硬件（AArch64）

Linux Kernel 3.12主要特性

Linux 3.12主要新特性如下:

➢ 优化了CPU频率管理器，更有效的实现动态调频功能，间接提升了部分开源和闭源驱动的性能。

➢ 进一步改善了Radeon开源驱动的动态电源管理。

➢ 增加了逆向工程出来的Snapdragon/Adreno显卡驱动。

➢ 支持AMD首个异构计算的Berlin系列服务器APU。

➢ 小幅改善了F2FS、XFS和Btrfs文件系统。

➢ ext4文件系统加入两个新功能：支持主动extent缓存，减少主读工作负荷的存储器使用，改进异步I/O。

➢ 改进英特尔Haswell图形性能。

➢ 支持NVIDIA Optimus显示技术的动态GPU电源管理，双显卡笔记本可以动态的关闭或激活第二个GPU。

Linux Kernel 3.13主要特性

Linux 3.13主要新特性如下:

➢ 多队列块层允许I/O负载在多CPU核心中均衡，延展性更好，减少磁盘延迟，提供更好的磁盘性能。

➢ 支持英特尔Broadwell和AMD Radeon R9 waii的新驱动。

➢ 防火墙子系统/包过滤引擎nftables取代iptables。

➢ 提供了一个更简单的核心ABI，减少重复代码，更有效的支持过滤规则。

➢ 开源NVIDIA驱动加入新的电源管理代码。

➢ 改进AMD HDMI音频功能。

➢ 英特尔硬件支持立体/3D HDMI设备。

➢ Btrfs和F2FS文件系统改进。

➢ Linux功率限制框架和实时平均功率限制驱动程序将允许在超出定义临界值时限制某些组件的功耗。

Linux Kernel 3.14主要特性

Linux 3.14主要新特性如下:

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开源NVIDIA驱动支持更多NVIDIA显卡。

英特尔Broadwell的显示芯片及音频系统获得更好的支持。

VMware SVGA2显示驱动程序重大变更。

NVIDIA Tegra初步支持PRIME。

开源AMD驱动部份设备支持改进。

经由新的驱动程序支持AMD加密协作处理器。

通用CPU加速。

F2FS及BTRFS文件系统改进。

新增Xen的PVH支持。

加入Deadline调度器。

➢ 支持MIPS最新的CPU核心支持。

➢ 加入TCP自动抑制功能。

Linux Kernel 3.15主要特性

Linux 3.15主要新特性如下:

➢ 支持EFI混合模式，可以在32位的UEFI上运行64位的核心。

➢ 激活异步线程来加快暂停及恢复的时间。

➢ 开源驱动对新一代的NVIDIA Maxwell显卡的初步支持，以及对近期的AMD显卡的VEC 2.0视频解码支持。

➢ CPU前端的AVX-512及RDSEED扩充支持。

➢ 支持Sony DualShock 4控制器。

➢ LLVM近乎完全支持编译主线核心。

Linux Kernel 3.16主要特性

Linux 3.16主要新特性如下:

➢ 部份支持64位ARM架构的EFI。

➢ Samsung的Exynos多平台核心支持。

➢ 改进ARM的Xen虚拟化支持。

➢ 支持Dell Latitude掉落感应器。

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新的Synaptics触控版驱动程序。

改进对Sony DualShock 4的支持。

大量声卡驱动程序更新。

Btrfs及XFS文件系统的重大更新。

Linux Kernel 3.17主要特性

Linux 3.17主要新特性如下:

➢ 开源AMD驱动改进。

➢ 英特尔显示芯片驱动程序改进。

➢ Nvidia显卡驱动程序重大改进。

➢ 新的DRM驱动程序。

➢ 移除许多旧的或不再维护的驱动程序。

➢ 增加了英特尔Braswell音效驱动程序。

➢ 对Wacom绘图板更好的支持。

➢ 新增许多ARM硬件支持。

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支持东芝笔记本电脑掉落感应器。

x86上的KVM改进。

F2FS改进。

XFS有了sysfs接口。

Linux Kernel 3.18主要特性

Linux 3.18主要新特性如下:

➢ Nouveau支持从DisplayPort输出音频。

➢ 许多新的多媒体驱动程序。

➢ Wacom绘图板支持改进。

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在64位ARM架构上的PCI支持。

在大型服务器上更快的暂停及恢复速度。

邮件邮箱框架进入主线代码。

ACPI及电源管理改进。