Asahi Linux 7.2: Apple Silicon arxitekturasi, M4 chiplari va yangi drayverlar tahlili

Linux 7.2 rasman ommaga taqdim etildi! Asahi Linux jamoasi Apple Silicon (M1, M2, M3 va yangi M4) chiplarida Linux operatsion tizimini to‘liq va samarali işlatiş böyiça navbatdagi muhim hisobotini e'lon qildi. Uşbu maqolada Apple arxitekturasining öziğa xos murakkabliklari, energiya boşqarişi va xavfsizlik mexanizmlari tahlil qilinadi.

"Boşqaça fikrlaş"... yana bir bor (Think Different)

Apple Silicon platformasining energiya boşqariş (power management) infratuzilmasi nihoyatda murakkabdir. Vazifalar bir neçta apparat bloklari — SMC, PMGR va PMP örtasida taqsimlangan. Batareya quvvatini tejaşdagi eng katta tösiqlardan biri esa protsessor yadrolarining özini uyqu rejimiga ötkaziş bölmoqda.

ARM protsessor yadrosini "uxlatiş"ning eng oddiy usuli — WFI (Wait For Interrupt) buyruğidir. Bu buyruq yadroga taşqi uziliş (interrupt) kelgunça kutib turişni buyuradi. Bu energiya tejasada, yadro quvvatdan uzilmaydi va tezda işga qaytadi. Apple chiplarida esa yadroni çuqurroq öçiradigan "çuqur WFI" rejimi mavjud bölib, u yadroning barça holatlarini saqlab qolişni talab qiladi.

Standart Linux yadrosida bunday apparatga xos energiya boşqaruvini yagona tizimga keltiriş uçun PSCI (Power State Coordination Interface) talab qilinadi. Biroq PSCI odatda eng yuqori imtiyoz darajasida (EL3) işlaydi, Apple protsessorlarida esa EL3 darajasi mutlaqo mavjud emas!

Apple chiplarida EL3 mavjud bölmaganligi sababli, an'anaviy PSCI chaqiruvlari işlamaydi. Asahi dasturçisi Sven buni hal etiş uçun UEFI Runtime Services orqali işlaydigan yangi PSCI yönaltirgiçini (conduit) işlab çiqdi.

Uşbu yeçim Linux yadrosiga m1n1 yuklagiçining xotirasidagi funksiyalarga murojaat qiliş imkonini beradi va yamoqlar (patches) allaqaçon Linux yadrosining poçta röyxatiga yuborildi.

Yangi M4 chiplari va WFI muammosi

ARM spetsifikatsiyasi böyiça WFI buyruği barça holatlarni saqlaşi şart. M1–M3 chiplarida bu holatni sozlaş "chicken bits" registrlari orqali amalga oşirilar edi.

Biroq yangi Apple M4 seriyasida Apple bu registrlarni mBoot darajasida qulflab qöydi. Natijada, M4 protsessorida WFI chaqirilganda yadro barça holatini yöqotadi va tizim "crash" bölib töxtaydi. Asahi jamoasi muhandisi Yureka yadro yuklanişining ilk bosqiçlarida böş turiş rejimini (idle loop) boşqariş imkonini beruvçi maxsus parametr işlab çiqdi. Uşbu yamoqlar allaqaçon linux-next tarmoğiga qabul qilindi.

Xotira xavfsizligi: SPTM va Guarded Execution Framework

Apple xavfsizlik arxitekturasida xotirani boşqariş va sahifalar jadvalini (pagetable) himoya qiliş uçun yangi SPTM (Secure Page Table Monitor) tizimini joriy qildi.

An'anaviy ravişda operatsion tizim yadrosi xotirani töğridan-töğri boşqaradi. Bu esa xotira boşqaruvidagi bitta zaiflik butun tizimning töliq qölga olinişiğa olib kelişi mumkinligini anglatadi.

• PPL (Page Protection Layer): Sahifalar jadvalini yadroning qolgan qismidan apparat darajasida ajratadi.
• SPTM va GXF: Apple PPL tizimini takomillaştirib, uni GXF (Guarded Execution Framework) içiga joylaştirdi. Bu standart ARM64 darajalariga parallel işlovçi alohida istisno darajasidir.
• SPRR: Xotira ruxsatlarini xavfsiz boşqaruvçi maxsus tizim.