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深入了解openEuler操作系统

文章目录

  • 01 openEuler操作系统介绍
  • 1.1 发布件
  • 1.2 最小硬件要求
  • 1.3 硬件兼容性
  • 1.4 关键特性
  • 1.4.1 openEuler 22.03-LTS基于 Linux Kernel 5.10 内核构建, 在进程调度、内存管理等方面带来10余处创新
  • 1.4.2 新介质文件系统
  • 1.4.3 内存分级扩展
  • 1.4.4 用户态协议栈
  • 1.4.5 云原生调度增强
  • 1.4.6 QEMU热补丁机制
  • 1.4.7 KubeOS
  • 1.4.8 轻量安全容器增强
  • 1.4.9 iSulad增强
  • 1.4.10 eggo支持容器管理双平面部署
  • 1.4.11 边缘计算
  • 1.4.12 嵌入式镜像
  • 1.4.13 secPaver
  • 1.4.14 NestOS
  • 1.4.15 更多的第三方应用支持
  • 1.4.16 更多桌面环境的支持
  • 1.5 openEuler操作系统版本分类及其命名方式
  • 1.5.1 创新版
  • 1.5.2 稳定版（LTS）
  • 1.5.3 命名方式

    • 01 openEuler操作系统介绍

    openEuler是一款开源操作系统。当前openEuler内核源于Linux，支持鲲鹏及其它多种处理器，能够充分释放计算芯片的潜能，是由全球开源贡献者构建的高效、稳定、安全的开源操作系统，适用于数据库、大数据、云计算、人工智能等应用场景。同时，openEuler是一个面向全球的操作系统开源社区，通过社区合作，打造创新平台，构建支持多处理器架构、统一和开放的操作系统，推动软硬件应用生态繁荣发展。

    openEuler的前身是运行在华为公司通用服务器上的操作系统EulerOS。EulerOS是一款基于Linux内核（目前是基于Linux 5.10版本的内核）的开源操作系统，支持X86和ARM等多种处理器架构，伴随着华为公司鲲鹏芯片的研发，EulerOS理所当然地成为与鲲鹏芯片配套的软件基础设施。

    1.1 发布件

    openEuler发布件包括ISO发布包、虚拟机镜像、容器镜像、嵌入式镜像和repo源。

    表 1 发布ISO列表

    名称 描述
    openEuler-22.03-LTS-aarch64-dvd.iso AArch64架构的基础安装ISO，包含了运行最小系统的核心组件
    openEuler-22.03-LTS-everything-aarch64-dvd.iso AArch64架构的全量安装ISO，包含了运行完整系统所需的全部组件
    openEuler-22.03-LTS-everything-debug-aarch64-dvd.iso AArch64架构下openEuler的调试ISO，包含了调试所需的符号表信息
    openEuler-22.03-LTS-x86_64-dvd.iso x86_64架构的基础安装ISO，包含了运行最小系统的核心组件
    openEuler-22.03-LTS-everything-x86_64-dvd.iso x86_64架构的全量安装ISO，包含了运行完整系统所需的全部组件
    openEuler-22.03-LTS-everything-debuginfo-x86_64-dvd.iso x86_64架构下openEuler的调试ISO，包含了调试所需的符号表信息
    openEuler-22.03-LTS-source-dvd.iso openEuler源码ISO
    openEuler-22.03-LTS-edge-aarch64-dvd.iso AArch64架构的边缘ISO，包含了运行最小系统的核心组件
    openEuler-22.03-LTS-edge-x86_64-dvd.iso x86_64架构的边缘ISO，包含了运行最小系统的核心组件

    表 2 虚拟机镜像

    名称 描述
    openEuler-22.03-LTS-aarch64.qcow2.xz AArch64架构下openEuler虚拟机镜像
    openEuler-22.03-LTS-x86_64.qcow2.xz x86_64架构下openEuler虚拟机镜像

    img 说明：
    虚拟机镜像root用户默认密码为：openEuler12#$，首次登录后请及时修改。

    表 3 容器镜像列表

    名称 描述
    openEuler-docker.aarch64.tar.xz AArch64架构下openEuler容器镜像
    openEuler-docker.x86_64.tar.xz x86_64架构下openEuler容器镜像

    表 4 嵌入式镜像列表

    名称 描述
    arm64/aarch64-std/zImage aarch64架构下支持qemu的内核镜像
    arm64/aarch64-std/*toolchain-22.03.sh aarch64架构下对应的开发编译链
    arm64/aarch64-std/*rootfs.cpio.gz aarch64架构下支持qemu的文件系统
    arm32/arm-std/zImage arm架构下支持qemu的内核镜像
    arm32/arm-std/*toolchain-22.03.sh arm架构下对应的开发编译链
    arm32/arm-std/*rootfs.cpio.gz arm架构下支持qemu的文件系统
    source-list/manifest.xml 构建使用的源码清单

    表 5 repo源列表

    目录 描述
    ISO 存放ISO镜像
    OS 存放基础软件包源
    debuginfo 存放调试包源
    docker_img 存放容器镜像
    virtual_machine_img 存放虚拟机镜像
    embedded_img 存放嵌入式镜像
    everything 存放全量软件包源
    extras 存放扩展软件包源
    source 存放源码软件源
    update 存放升级软件包源
    EPOL 存放openEuler扩展包

    1.2 最小硬件要求

    安装 openEuler 22.03-LTS 所需的最小硬件要求如表6所示。

    表 6 最小硬件要求

    部件名称 最小硬件要求
    CPU 鲲鹏 920（架构为AArch64）x86-64（Skylake以上）
    内存 不小于8GB
    硬盘 不小于120GB

    1.3 硬件兼容性

    openEuler已验证支持的服务器和各部件典型配置请参见表7。openEuler后续将逐步增加对其他服务器的支持，也欢迎广大合作伙伴/开发者参与贡献和验证。openEuler当前支持的服务器可见兼容列表。

    表 7 支持的服务器及典型配置

    厂商 服务器名称 服务器具体型号 部件名称 典型配置
    华为 TaiShan 200 2280均衡型 CPU Kunpeng 920
    内存 32G*4 2933MHz
    RAID卡 LSI SAS3508
    网络 SF221Q
    华为 FusionServer Pro 2288H V5（机架服务器） CPU Intel® Xeon® Gold 5118 CPU @ 2.30GHz
    内存 32*4 2400MHz
    RAID卡 LSI SAS3508
    网络 X722

    1.4 关键特性

    1.4.1 openEuler 22.03-LTS基于 Linux Kernel 5.10 内核构建, 在进程调度、内存管理等方面带来10余处创新

    深度优化调度、IO、内存管理，提供Arm64、x86、RISC-V等更多算力支持。

  • 内核动态抢占，新增启动选项preempt=none/voluntary/full，允许内核动态切换抢占模式。
  • mremap性能优化，通过移动 PMD/PUD 级别的表项，加速映射大块内存的速度。
  • per memcg lru lock，采用per memcg lru_lock，减少云原生容器实例锁竞争，提升系统性能。
  • 大页内存管理优化，通过共享映射方式将HugeTLB管理页中无实际作用的tail页释放掉，从而降低管理结构的开销，降低大页管理自身内存占用。
  • TLB并发刷新支持，本地TLB和远端TLB刷新并行，优化TLB shootdown流程加速TLB刷新，提升业务性能。
  • 大页vmalloc性能优化，对于超过huge page的最小size的空间进行vmalloc()分配时，将会尝试使用 huge page 而不是 base page来映射内存，可以大大改善 TLB 的利用，降低TLB miss。
  • UCE容错， 系统运行时，内核态触发硬件内存错误的处理方式是无差别的内核panic，基于分析，部分场景的影响仅仅是用户态进程的运行受到影响，我们可以通过杀死用户态进程并隔离出错页面，而不必通过系统panic来处理内存错误。基于此思路，针对uaccess场景（copy_{from, to}_user, {get, put}_user）、cow场景、coredump场景提供解决方案，避免此情况下的系统复位，提升系统可靠性。

    • 1.4.2 新介质文件系统

  • Eulerfs，Eulerfs创新元数据软更新技术（Soft Update)，基于指针的目录双视图计数机制，减少元数据同步开销，有效提升文件系统create、unlink、mkdir、rmdir系统调用性能。

    • 1.4.3 内存分级扩展

    支持多种内存、存储介质扩展系统内存容量，降低内存使用成本。新增用户态交换支持。

  • 用户态交换（新增），通过etMem的策略配置，对于淘汰的冷内存，通过用户态swap功能交换到用户态存储中，达到用户无感知，性能优于内核态swap。

    • 1.4.4 用户态协议栈

    新增gazelle用户态协议栈，无需应用程序修改和重新编译，即可使用，支撑上层业务获得高性能、低时延的网络传输

  • gazelle 用户态协议栈，基于dpdk和lwip，实现支持无锁、多线程的高性能用户态协议栈，加速应用程序的网络性能，无需修改适配和重新编译，即可使用。

    • 1.4.5 云原生调度增强

    在云业务场景中，交互类延时敏感在线业务存在潮汐现象，CPU资源利用率普遍较低(不足15%)，在线和离线业务混合部署是提升资源利用率的有效方式。现有的内核资源分配和管理机制。

  • QAS（Quality aware scheduler），可以确保在线任务对CPU的快速抢占，确定性的调度运行，同时压制离线任务干扰。
  • OOM回收支持优先级，优化OOM时内存回收调度算法，在发生OOM时，优先对低优先级的进程组进行内存回收，保障在线业务的正常运行。
  • 容器混合部署框架，对k8s集群下的混合部署，openEuler用户仅需给业务打上在线或离线的标签，系统即能自动感知业务的创建，并根据业务优先级配置，实现资源的隔离和抢占。

    • 1.4.6 QEMU热补丁机制

  • 支持libcareplus热补丁机制，提供一种在线修复进程bug的技术，使得QEMU进程能够在不影响虚机业务的情况下，在线解决QEMU进程bug。

    • 1.4.7 KubeOS

    容器化操作系统KubeOS，实现云原生集群OS的统一容器化管理。

  • OS容器化管理，对接K8S容器和OS统一管理，原子化的生命周期管理。
  • OS轻量化裁剪，减少不必要的冗余包，可实现快速升级、替换等。

    • 1.4.8 轻量安全容器增强

    基于Stratovirt轻量虚拟化技术，实现容器级别的低负载和虚拟机高安全。

  • 支持UEFI启动，支持UEFI启动、ACPI表的构建以及为虚拟机添加包括virtio-pci在内的PCIe/PCI设备。
  • 支持VFIO，提供将host上物理设备直通给虚拟机的能力，使虚拟机获得接近裸设备的高性能。
  • 支持直通设备热插拔，支持virtio-blk-pci、virtio-net-pci和VFIO等设备的热插拔，有效避免更换外设引起的系统停机和业务中断。

    • 1.4.9 iSulad增强

  • shimv2，shimv2 收编了 kata-runtime,kata-shim, kata-proxy进程，通过加载⼀次运⾏时并通过 RPC 调⽤来处理各种容器，⽣命周期管理命令来简化体系结构，不必为每个容器⼀直运⾏⼀个容器运⾏时

    • 1.4.10 eggo支持容器管理双平面部署

    eggo是openEuler云原生Sig组K8S集群部署管理项目，提供高效稳定的集群部署的能力。

  • 集群配置版本化管理，配置统一Git repo版本化管理，使用仓库汇总和跟踪集群的配置信息。
  • X86/ARM双平面，实现OS双平面集群化部署、监控、审计等场景。

    • 1.4.11 边缘计算

    提供跨边云的协同框架（KubeEdge+），实现边云之间的应用管理与部署、跨边云通讯等基础能力。

  • 管理协同，实现单集群设备统一管理，应用秒级发放。
  • 网络协同，支持跨边云双向通信，私有子网中的边缘节点通信。
  • 边缘自治，支持边缘自治，确保网络不稳定状态，边缘节点正常工作，支持边缘节点元数据持久化和快速恢复。
  • 边缘轻量化，内存占用少，可在资源受限情况下工作。

    • 1.4.12 嵌入式镜像

  • 轻量化能力，开放yocto小型化构建裁剪框架，支撑OS镜像轻量化定制，提供OS镜像 < 5M，以及<5S快速启动等能力。
  • 多硬件支持，新增支持树莓派4B作为嵌入式场景通用硬件。
  • 软实时内核，基于linux5.10内核提供软实时能力，软实时中断响应时延微秒级。
  • 混合关键性部署，实现soc内实时和非实时多平面混合部署，并支持zephyr实时内核。
  • 分布式软总线基础能力，集成鸿蒙的分布式软总线，实现欧拉嵌入式设备之间互联互通。
  • 嵌入式软件包支持，新增80+嵌入式领域常用软件包的构建。

    • 1.4.13 secPaver

    secPaver是一款SELinux安全策略开发工具，用于辅助开发人员为应用程序开发安全策略。

  • 策略管理，提供高阶配置语言，根据策略配置文件内容生成SELinux策略文件，降低SElinux使用门槛。

    • 1.4.14 NestOS

    NestOS是一款在openEuler社区CloudNative sig组孵化的云底座操作系统，专注于提供最佳的容器主机，大规模安全的运行容器化工作负载。

  • 开箱即用的容器平台，搭载了iSulad、docker、podman 、cri-o等主流容器基础平台。
  • 简单易用的安装配置过程，采用了Ignition技术，提供个性化配置。
  • 安全可靠的包管理方式，使用rpm-ostree进行包管理。
  • 友好可控的自动更新代理，采用zincati实现无感升级。
  • 紧密配合的双系统分区，双系统分区设计确保系统安全。

    • 1.4.15 更多的第三方应用支持

  • KubeSphere，KubeSphere 是在 Kubernetes 之上构建的以应用为中心的容器平台，完全开源，由青云科技发起，并由 openEuler 社区 SIG-KubeSphere 提供支持和维护。
  • OpenStack Wallaby，OpenStack版本更新到Wallaby。Wallaby是2021年4月份发布的最新稳定版本，包含nova、kolla、cyborg、tacker等核心项目的重要更新。
  • OpenResty，基于 Nginx 与 Lua 的高性能 Web 平台。

    • 1.4.16 更多桌面环境的支持

    提供更多的开发桌面选择，更好的开发体验。

  • DDE版本升级，新增支持画板、音乐和影院应用。
  • UKUI版本升级，新增中文输入法和多媒体支持。
  • kiran-desktop ，支持麒麟信安桌面系统。
  • GNOME，支持GNOME桌面系统。

    • 1.5 openEuler操作系统版本分类及其命名方式

    1.5.1 创新版

  • 支持Linux技术爱好者进行技术创新
  • 通常半年发布一个版本

    • 1.5.2 稳定版（LTS）

  • 生命周期为两年

    • 1.5.3 命名方式

  • 创新版openEuler采用”openEuler+年月“的命名方式，如openEuler 22.03。
  • 稳定版采用”openEuler+LTS+年月+【SPx】“的命名方式，如openEuler LTS 22.03、openEuler LTS 22.03 SP1。

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