Linux内核4.5.5新特性与升级指南 (linux kernel 4.5.5)
随着Linux内核不断地更新迭代，系统性能和易用性也不断得到提高。在这个快节奏的开源社区中，内核4.5.5版本已经发布，此版本带来了一些新特性和改善。本文将介绍Linux内核4.5.5的新特性，并给出升级指南，供Linux用户参考。
一、新特性
1. 扩大ext4文件系统的硬件限制
在此之前，ext4文件系统的硬件限制是16TB的更大文件大小和64TB的更大文件系统大小。而新版本对于ext4文件系统升级到了64TB的单个文件大小和1EB(Exabyte)的更大文件系统大小。这使得ext4文件系统可以更好地支持大型数据存储设备，如大型服务器、云存储等。
2. 提高NFS网络性能
新版本中，NFS（网络文件系统）的性能得到了提高。 减少了网络I / O延迟并提高了网络数据吞吐量。在文件系统和网络IO性能方面的提升，使得Linux内核在处理大量数据时变得更加高效。
3. 更好的IPv6支持
Linux内核4.5.5版本中，“IPv6 Segment Routing”特性的引入，会使IPv6表现得像IPv4一样优秀，IPv6可以更好地支持路由器相关场景。这是对IPv6的一个提升。同时，内核在IPv6协议栈方面的其他改进，也可以使IPv6更加稳定和安全。
4. 改进显卡支持
在新版本中，AMD Radeon显卡的驱动得到了改善，包括对受限制的代码和二进制文件的更好支持。此外，Linux内核4.5.5还支持Intel Skylake和Broadwell Gen9的GPU原生驱动程序，也对旧的Intel和Nvidia显卡得到了改进。
5. 新增NFTables
NFTables内核支持的引入，重新设计了Linux内核的防火墙。NFTables的简短描述是新一代的Linux内核防火墙。相比于现在使用的iptables，NFTables的优化方面有 Cisco的必须需求。总而言之，NFTables表现出色，既有iptables的约束性，又具有更快的速度和更好的性能。
6. 因PowerPC修复若干问题
开启CONFIG_RTC_SYSTOHC后，现在的PowerPC内核可以正确处理电源事件关机了。此外，修复了IBM “popcntb/cnttz/cntlzw/cntt/popc”，Power7 CPU无限循环和广泛的UAPI-GRO回顾。这些修复旨在使PowerPC内核在不影响性能的情况下更加稳定和安全。
7. 引入新的标准和协议
在新版本中，引入了更多的标准和协议。例如，IONIC驱动程序，以便更好地支持Mellanox ConnectX-4/ConnectX-5网络适配器；BPF（引入h_errno变量），为程序员提供了更好的debug支持；引入了一种新的socket选项RLIMIT_RTTIME，用于防止低级DoS攻击等。
二、升级指南
在升级内核之前，需要备份当前的系统数据和配置文件。网站管理员应该通过在浏览器中查看“系统信息”或在终端中使用“uname -a”命令来确定当前正在使用的内核版本。
在升级之前，确认已安装最新可用的“yum”或“apt-get”更新包。更新到内核4.5.5仅需几个步骤：
步骤1：可以通过命令行下载和安装，也可以通过FTP和HTTP下载新内核。
步骤2：解压缩下载的内核文件，可以使用图形化工具或命令行实现。
步骤3：配置内核，可以修改内核的配置文件以提高新内核的性能。
步骤4：编译内核。
步骤5：安装新内核。
步骤6：重启系统。
在启动系统之前，无论您是在虚拟环境还是物理硬件上运行Linux，都应该在命令行中输入“cat /proc/cpuinfo”命令，然后查看CPU的信息，以确保内核编译完全受CPU支持。
三、
Linux内核4.5.5是一个重要的升级版本，为了满足现代大型数据存储和高级应用程序的需要，增加了对ext4文件系统的硬件限制等优化。此外，在对NFS网络性能和IPv6协议栈等方面进行了改进。本文还提供了Linux内核4.5.5的升级指南，对于需要升级内核的用户来说是很有用的。相信这篇文章对Linux用户在日常工作中有所帮助。
相关问题拓展阅读：
Linux系统开机时启动内核步骤是什么？
实模式,并开始执行位于地址0xFFFF0处
的代码,也就是ROM-BIOS起始位置的代码。BIOS先进行一系列的系统自检,然后初始化位
于地址0的中断向量表。最后BIOS将启动盘的锋扒之一个扇区装入到0x7C00,并开始执行此处
的代码。这就是对内核初始化过程的一个最简单的描述。
最初,linux核心的最开始部分是用8086汇编语言编写的。当开始运行时,核心将自
己装入到绝对地址0x90000,再将其后的2k字节装入到地址0x90200处,最后将核心的其余
部分装入到0x10000。
当系统装入时,会显示Loading…信息。装入完成后,控制转向另一个实模式下的汇
编语言代码boot/Setup.S。Setup部分首先设置一些系统的硬件设备,然后将核心从
0x10000处移至0x1000处。这时系统转入保护模式,开始执行位于0x1000处的代码。
接下来是内核的解压缩银销昌。0x1000处的代码来自于文件Boot/head.S,它用来初始化寄
存器和调用decompress_kernel( )程序。decompress_kernel( )程序由Boot/inflate.c,
Boot/unzip.c和Boot../misc.c组成。解压缩后的数据被装入到了0x100000处,这也是
linux不能在内存小于2M的环境下运行的主要原因。
解压后的代码在0x处开始执行,紧接着所有的32位的设斗逗置都将完成： IDT、
GDT和LDT将被装入,处理器初始化完毕,设置好内存页面,最终调用start_kernel过程。
这大概是整个内核中最为复杂的部分。
linux kernel 最早的C代码从汇编标记startup_32开始执行
startup_32:
start_kernel
lock_kernel
trap_init
init_IRQ
sched_init
softirq_init
time_init
console_init
#ifdef CONFIG_MODULES
init_modules
#endif
kmem_cache_init
sti
calibrate_delay
mem_init
kmem_cache_sizes_init
pgtable_cache_init
fork_init
proc_caches_init
vfs_caches_init
buffer_init
page_cache_init
signals_init
#ifdef CONFIG_PROC_FS
proc_root_init
#endif
#if defined(CONFIG_SYSVIPC)
ipc_init
#endif
check_bugs
p_init
rest_init
kernel_thread
unlock_kernel
cpu_idle
・startup_32
・start_kernel
・lock_kernel
・trap_init
・init_IRQ
・sched_init
・softirq_init
・time_init
・console_init
・init_modules
・kmem_cache_init
・sti
・calibrate_delay
・mem_init
・kmem_cache_sizes_init
・pgtable_cache_init
・fork_init
・proc_caches_init
・vfs_caches_init
・buffer_init
・page_cache_init
・signals_init
・proc_root_init
・ipc_init
・check_bugs
・p_init
・rest_init
・kernel_thread
・unlock_kernel
・cpu_idle
start_kernel( )程序用于初始化系统内核的各个部分,包括：
*设置内存边界,调用paging_init( )初始化内存页面。
*初始化陷阱,中断通道和调度。
*对命令行进行语法分析。
*初始化设备驱动程序和磁盘缓冲区。
*校对延迟循环。
最后的function’rest_init’ 作了以下工作:
・开辟内核线程’init’
・调用unlock_kernel
・建立内核运行的cpu_idle环, 如果没有调度,就一直死循环
实际上start_kernel永远不能终止.它会无穷地循环执行cpu_idle.
最后,系统核心转向move_to_user_mode( ),以便创建初始化进程（init）。此后,进程0开始进入无限循环。
初始化进程开始执行/etc/init、/bin/init 或/in /init中的一个之后,系统内核就不再对程序进行直接控制了。之后系统内核的作用主要是给进程提供系统调用,以及提供异步中断事件的处理。多任务机制已经建立起来,并开始处理多个用户的登录和fork( )创建的进程。
init是之一个进程,或者说内核线程
init
lock_kernel
do_basic_setup
mtrr_init
sysctl_init
pci_init
sock_init
start_context_thread
do_init_calls
(*call())-> kswapd_init
prepare_namespace
free_initmem
unlock_kernel
execve
启动步骤
系统引导：
涉及的文件
./arch/$ARCH/boot/bootsect.s
./arch/$ARCH/boot/setup.s
bootsect.S
这个程序是linux kernel的之一个程序,包括了linux自己的bootstrap程序,
但是在说明这个程序前,必须先说明一般IBM PC开机时的动作(此处的开机是指
“打开PC的电源”):
一般PC在电源一开时,是由内存中地址FFFF:0000开始执行(这个地址一定
在ROM BIOS中,ROM BIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中),而此处的内容则是一个
jump指令,jump到另一个位於ROM BIOS中的位置,开始执行一系列的动作,包
括了检查RAM,keyboard,显示器,软硬磁盘等等,这些动作是由系统测试代码
(system test code)来执行的,随着制作BIOS厂商的不同而会有些许差异,但都
是大同小异,读者可自行观察自家机器开机时,萤幕上所显示的检查讯息。
紧接着系统测试码之后,控制权会转移给ROM中的启动程序
(ROM bootstrap routine),这个程序会将磁盘上的第零轨第零扇区读入
内存中(这就是一般所谓的boot sector,如果你曾接触过电脑病
毒,就大概听过它的大名),至於被读到内存的哪里呢? –绝对
位置07C0:0000(即07C00h处),这是IBM系列PC的特性。而位在linux开机
磁盘的boot sector上的正是linux的bootsect程序,也就是说,bootsect是
之一个被读入内存中并执行的程序。现在,我们可以开始来
看看到底bootsect做了什么。
之一步
首先,bootsect将它”自己”从被ROM BIOS载入的绝对地址0x7C00处搬到
0x90000处,然后利用一个jmpi(jump indirectly)的指令,跳到新位置的
jmpi的下一行去执行,
第二步
接着,将其他segment registers包括DS,ES,SS都指向0x9000这个位置,
与CS看齐。另外将SP及DX指向一任意位移地址( offset ),这个地址等一下
会用来存放磁盘参数表(disk para- meter table )
第三步
接着利用BIOS中断服务int 13h的第0号功能,重置磁盘控制器,使得刚才
的设定发挥功能。
第四步
完成重置磁盘控制器之后,bootsect就从磁盘上读入紧邻着bootsect的setup
程序,也就是setup.S,此读入动作是利用BIOS中断服务int 13h的第2号功能。
setup的image将会读入至程序所指定的内存绝对地址0x90200处,也就是在内存
中紧邻着bootsect 所在的位置。待setup的image读入内存后,利用BIOS中断服
务int 13h的第8号功能读取目前磁盘的参数。
第五步
再来,就要读入真正linux的kernel了,也就是你可以在linux的根目录下看
到的”vmlinuz” 。在读入前,将会先呼叫BIOS中断服务int 10h 的第3号功能,
读取游标位置,之后再呼叫BIOS 中断服务int 10h的第13h号功能,在萤幕上输
出字串”Loading”,这个字串在boot linux时都会首先被看到,相信大家应该觉
得很眼熟吧。
第六步
接下来做的事是检查root device,之后就仿照一开始的方法,利用indirect
jump 跳至刚刚已读入的setup部份
第七步
setup.S完成在实模式下版本检查,并将硬盘,鼠标,内存参数写入到 INITSEG
中,并负责进入保护模式。
第八步
操作系统的初始化。
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