io_uring 版本迭代

本文按 Linux 正式版本记录 io_uring 的主要用户可见变化。版本边界通过本地 Linux 主线仓库的 tag 对比确认，重点检查：

不能只根据运行内核的版本号判断功能是否存在：发行版可能回移特性，也可能只 回移修复。应用应优先探测实际 ABI。

如何判断当前内核支持什么

普通 opcode

使用 liburing 的 io_uring_get_probe_ring() 和 io_uring_opcode_supported()。 它们最终通过 IORING_REGISTER_PROBE 取得 struct io_uring_probe。内核侧入口是 io_uring/register.c 中 io_probe()，支持情况来自 io_uring/opdef.c 的 io_issue_defs[]。

feature bit

调用 io_uring_queue_init_params() 后检查 struct io_uring_params.features，例如：

内核当前公布的 feature 集合在 io_uring/io_uring.h 中 IORING_FEAT_FLAGS。

setup flag 和 register opcode

这两类没有统一的 probe 接口。通常先尝试请求该能力，并在 -EINVAL、 -EOPNOTSUPP 等返回值下退回旧路径。不要把 liburing 头文件中存在某个宏， 误认为运行内核一定已经实现它；liburing 版本与内核版本是两个独立维度。

版本总览

内核 主要新增 ABI 作用
6.0 IORING_OP_SEND_ZC、IORING_RECV_MULTISHOT、IORING_SETUP_SINGLE_ISSUER 网络零拷贝发送、单个 SQE 持续接收、单提交者优化
6.1 IORING_OP_SENDMSG_ZC、IORING_SETUP_DEFER_TASKRUN、IORING_URING_CMD_FIXED 零拷贝 sendmsg、显式批量运行 task_work、uring_cmd 固定缓冲区
6.2 IORING_SEND_ZC_REPORT_USAGE 报告零拷贝请求是否退化为复制；同时强化 multishot 完成批处理
6.3 IORING_FEAT_REG_REG_RING、IORING_MSG_RING_FLAGS_PASS 用注册 ring 调用 io_uring_register()，向目标 ring 传递 CQE flags
6.4 IORING_TIMEOUT_MULTISHOT、IOU_PBUF_RING_MMAP 周期性 timeout、由内核分配并 mmap 的 provided-buffer ring
6.5 IORING_SETUP_NO_MMAP、IORING_SETUP_REGISTERED_FD_ONLY 用户提供 ring/SQE 内存；创建时直接注册 ring 而不安装普通 fd
6.6 IORING_SETUP_NO_SQARRAY、IORING_ASYNC_CANCEL_OP、socket uring_cmd 去掉 SQ array 间接层、按 opcode 取消、异步查询 socket 队列长度
6.7 multishot read、waitid、futex、socket option、可取消 uring_cmd 扩展到非 socket 流式读取、进程等待、同步原语和完整 direct socket 配置
6.8 IORING_OP_FIXED_FD_INSTALL、IORING_REGISTER_PBUF_STATUS 把 direct descriptor 安装为普通 fd；查询 buffer group 状态
6.9 IORING_OP_FTRUNCATE、IORING_REGISTER_NAPI 异步截断文件；为网络请求配置 NAPI busy polling
6.10 send/recv bundle、IORING_FEAT_RECVSEND_BUNDLE 一次请求连续消费多个 provided buffers
6.11 IORING_OP_BIND、IORING_OP_LISTEN socket 创建、配置、bind、listen 可以留在 io_uring/direct-fd 路径
6.12 incremental provided buffers、registered clock、clone buffers 大 buffer 可分段消费；指定等待时钟；ring 间复用已注册 buffer
6.13 hybrid IOPOLL、ring resize、registered wait region 降低纯 busy poll 成本；运行中调整 ring；复用等待参数内存
6.14 IORING_FEAT_RW_ATTR 读写 attribute，首个使用者是 block PI 元数据
6.15 zero-copy receive、IORING_OP_EPOLL_WAIT、fixed readv/writev 网络接收零拷贝、异步 epoll wait、固定 iovec
6.16 IORING_OP_PIPE 异步创建 pipe/direct descriptor；ZCRX 支持 DMA-BUF area
6.17 vectorized send、socket TX timestamp 单次 send 使用 io_vec，异步取得软/硬件发送时间戳
6.18 IORING_SETUP_CQE_MIXED、multishot uring_cmd、query 同一 CQ 混用 16/32 字节 CQE，并加入通用能力查询入口
6.19 IORING_SETUP_SQE_MIXED、128-byte opcode 同一 SQ 混用 64/128 字节 SQE，加入 NOP128、URING_CMD128
7.0 IORING_SETUP_SQ_REWIND、IORING_REGISTER_BPF_FILTER 每次从 SQE 0 开始提交；为 ring 注册 BPF 过滤程序
7.1 IORING_TIMEOUT_IMMEDIATE_ARG timeout 值可直接放在 SQE 中，避免再读取用户态 timespec

后续版本的表项是 ABI 速查，以下分节详细展开本文原先关注的 6.0 到 6.7。

Linux 6.0

零拷贝发送

IORING_OP_SEND_ZC 为 TCP/UDP、IPv4/IPv6 引入零拷贝发送。一次发送通常涉及 两类完成：发送请求本身的 CQE，以及表示用户缓冲区可以安全复用的 notification CQE。因此，看到发送 CQE 并不等于可以立刻改写缓冲区。

源码入口：

相关 commit：b48c312be05e。

multishot recv

IORING_RECV_MULTISHOT 让一个 recv SQE 连续产生多个 CQE。中间 CQE 带 IORING_CQE_F_MORE；不再带该标志的 CQE 终止请求。因为多个完成可能在应用 处理旧 CQE 前连续到达，数据请求必须配合 provided buffers 使用。

源码入口是 io_uring/net.c 中 io_recvmsg_prep_multishot()、 io_recvmsg_multishot() 和 io_recv()。

相关 commit：b3fdea6ecb55。

single issuer

IORING_SETUP_SINGLE_ISSUER 声明只有一个 task 会提交请求，使内核能省掉部分 提交路径同步。通常这个 task 是创建 ring 的 task；若同时以 IORING_SETUP_R_DISABLED 创建，则执行 IORING_REGISTER_ENABLE_RINGS 的 task 成为 issuer。它约束的是 issuer，不是说 CQE 只能由一个线程消费。v6.0 的绑定 和检查逻辑位于 io_uring/io_uring.c 中 io_uring_create()、 io_register_enable_rings() 及提交路径。

相关 commit：97bbdc06a444。

参考：Linux 6.0。

Linux 6.1

defer task_work

IORING_SETUP_DEFER_TASKRUN 不再让 io_uring task_work 在每次无关的内核/用户态 切换时零散运行，而是主要在应用进入取完成事件的路径时批量处理。它要求 IORING_SETUP_SINGLE_ISSUER，常与 IORING_SETUP_COOP_TASKRUN 配合。

源码可从 io_uring/io_uring.c 中 io_submit_sqes()、io_uring_enter() 的 task_work 处理，以及 io_uring/wait.c 的等待路径观察。

相关 commit：c0e0d6ba25f1。

sendmsg zero-copy 和 uring_cmd fixed buffer

参考：Linux 6.1。

Linux 6.2

这一版主要是完成路径和并发语义的收敛，而不是增加大量 opcode：

源码可从该版本 io_uring/io_uring.c 中 io_fill_cqe_aux()、 io_req_task_complete() 以及 io_uring/net.c 的 zero-copy notification 路径观察。

对应的两个 io_uring 合并节点：

参考：Linux 6.2。

Linux 6.3

registered ring fd

IORING_FEAT_REG_REG_RING 表示 io_uring_register() 的 ring 参数可以是 ring 内部注册表中的索引。调用时在 register opcode 上附加 IORING_REGISTER_USE_REGISTERED_RING。这样可绕过普通 fd table 查找，并能用于 IORING_SETUP_REGISTERED_FD_ONLY 后续建立的纯注册 ring。

v6.3 源码入口是 io_uring/io_uring.c 中 SYSCALL_DEFINE4(io_uring_register) 对 IORING_REGISTER_USE_REGISTERED_RING 的解析，以及 __io_uring_register() 的具体 register-op 分派。

MSG_RING 传递 flags

设置 IORING_MSG_RING_FLAGS_PASS 后，IORING_OP_MSG_RING 可把指定 flags 传给 目标 CQE。v6.3 源码入口是 io_uring/msg_ring.c 中 io_msg_ring_prep() 和 io_msg_ring_data()。

参考：Linux 6.3。

Linux 6.4

multishot timeout

IORING_TIMEOUT_MULTISHOT 让一个 timeout SQE 周期性地产生 CQE，适合用作事件 循环的周期唤醒。中间完成同样使用 IORING_CQE_F_MORE；取消或错误会结束它。 源码入口是 io_uring/timeout.c 中 io_timeout_prep()、 io_timeout_complete() 和 io_timeout()。

内核分配 provided-buffer ring

注册 IORING_REGISTER_PBUF_RING 时设置 IOU_PBUF_RING_MMAP，内核分配 buffer ring 内存，用户再以 IORING_OFF_PBUF_RING | (bgid << IORING_OFF_PBUF_SHIFT) 作为 offset 调用 mmap()。这和 6.5 的 IORING_SETUP_NO_MMAP 方向相反：前者 是内核为 provided-buffer ring 分配内存，后者是用户为主 SQ/CQ ring 提供内存。

源码入口是 io_uring/kbuf.c 中 io_register_pbuf_ring()。

参考：Linux 6.4。

Linux 6.5

用户分配主 ring 内存

IORING_SETUP_NO_MMAP 允许应用通过 sq_off.user_addr 和 cq_off.user_addr 提供 SQ ring、CQ ring 和 SQE 内存，适合把多个 ring 紧凑放入 huge page。内核 仍会 pin 并校验这些页；该标志并不是“不共享内存”。

创建时只保留 registered fd

IORING_SETUP_REGISTERED_FD_ONLY 让 io_uring_setup() 返回注册索引，不把 ring 安装进进程 fd table。它要求 IORING_SETUP_NO_MMAP，后续 enter/register 调用 要分别使用 registered-ring 标志。

两项设置的参数检查和资源建立都在 v6.5 io_uring/io_uring.c 的 io_uring_create()；registered-ring 调用的解析在同一文件的 SYSCALL_DEFINE4(io_uring_register)。

参考：Linux 6.5。

Linux 6.6

去掉 SQ array 间接层

普通提交通过 SQ array 把逻辑队列位置映射到 SQE index。 IORING_SETUP_NO_SQARRAY 让二者相同，减少一次内存读取。源码可从 io_uring/io_uring.c 中 io_get_sqe()、io_submit_sqes() 和 ring 内存布局 初始化观察。

按 opcode 取消

IORING_ASYNC_CANCEL_OP 使异步/同步 cancel 可按请求 opcode 匹配，而不只按 user_data 或 fd。struct io_uring_sync_cancel_reg.opcode 承载匹配值；核心匹配 在 io_uring/cancel.c 中 io_cancel_req_match()。

socket uring_cmd 第一阶段

socket 文件的 IORING_OP_URING_CMD 开始支持 SOCKET_URING_OP_SIOCINQ 和 SOCKET_URING_OP_SIOCOUTQ，分别查询接收队列可读字节和发送队列未发送字节。 v6.6 的入口和 socket 分派都在 io_uring/uring_cmd.c 中 io_uring_cmd()、io_uring_cmd_sock()；较新的源码已把网络部分拆到 io_uring/cmd_net.c。

参考：Linux 6.6。

Linux 6.7

multishot read

IORING_OP_READ_MULTISHOT 类似普通 read，但一个 SQE 可以反复读取并产生 CQE：

源码入口是该版本 io_uring/rw.c 中 io_read_mshot_prep() 和 io_read_mshot()。

相关 commit：fc68fcda0491，分析见 Multishot reads。

异步 waitid

IORING_OP_WAITID 把等待子进程状态变化纳入 ring。若提交时没有事件，内核把 请求挂到 child wait queue；回调触发后通过 task_work 重试并发布 CQE，而不是 占住 io-wq worker 阻塞等待。该版本不支持 rusage，也不是 multishot。

源码入口是 io_uring/waitid.c 中 io_waitid_prep()、io_waitid_wait()、 io_waitid_cb() 和 io_waitid()。

相关 commit：f31ecf671ddc。

futex wait/wake/waitv

新增 IORING_OP_FUTEX_WAIT、IORING_OP_FUTEX_WAKE 和 IORING_OP_FUTEX_WAITV。wait 请求通过 futex wake callback 转成 io_uring task_work 后完成，不需要阻塞 worker。该接口基于 futex2 语义，6.7 不支持 PI、 requeue 或 opcode 自带 timeout；超时应使用 io_uring linked timeout。

源码入口是 io_uring/futex.c 中 io_futex_prep()、io_futex_wait()、 io_futex_wake() 和 io_futexv_wait()。

相关 commit：194bb58c6090。

socket getsockopt/setsockopt

通过 socket fd 上的 IORING_OP_URING_CMD 提交 SOCKET_URING_OP_GETSOCKOPT 或 SOCKET_URING_OP_SETSOCKOPT，可直接配置 direct descriptor，不必先创建普通 fd。这里的 optlen 是 SQE 中的值，不是 像 getsockopt(2) 那样的用户指针；getsockopt 的实际长度由 cqe->res 返回。 用户缓冲区必须一直有效到 CQE 到达。

v6.7 源码入口是 io_uring/uring_cmd.c 中 io_uring_cmd_sock() 及其 get/set sockopt 分支；较新的源码已把这部分拆到 io_uring/cmd_net.c。

相关 commit：a5d2f99aff6b。

可取消 uring_cmd

驱动可调用 io_uring_cmd_mark_cancelable() 把命令加入 ring 的可取消集合；收到 取消后，io_uring 再次调用驱动的 file_operations.uring_cmd()，并传入 IO_URING_F_CANCEL。框架负责请求归属和查找，驱动仍必须处理正常完成与取消 之间的竞争。

v6.7 源码入口是 io_uring/uring_cmd.c 中 io_uring_cmd_mark_cancelable()、io_uring_cmd_done()，以及 io_uring/io_uring.c 中 io_uring_try_cancel_uring_cmd()；较新的源码已将取消 查找也移入 io_uring/uring_cmd.c。

这也说明“传统 Linux AIO 完全无法取消”并不准确：Linux AIO 有 io_cancel(2)， 但具体文件系统/驱动经常无法取消已经发出的 I/O。io_uring 提供了按 user_data、fd、opcode 等更丰富的匹配方式，不过正在执行的操作最终能否安全 中止，仍取决于对应 opcode 或驱动实现。

参考：Linux 6.7 io_uring improvements。

后续版本的源码入口

版本总览中 6.8 之后的能力可从以下位置继续展开：

如何从源码复核版本差异

git diff v6.6..v6.7 -- include/uapi/linux/io_uring.h
git log --oneline v6.6..v6.7 -- io_uring include/uapi/linux/io_uring.h
git show v6.7:io_uring/opdef.c

enum io_uring_op 只追加、不重排，因此比较 UAPI 头文件能快速找到新增 opcode； 但纯性能优化、竞态修复和内部调度变化不会体现在 UAPI diff 中，还需要查看 io_uring merge commit 的说明和对应实现。

待补实验

资料

io uring 版本迭代 : human

  1. https://github.com/axboe/liburing/wiki/io_uring-and-networking-in-2023
  2. https://lwn.net/Articles/923369/

参考 : https://kernelnewbies.org/LinuxVersions

本站所有文章转发 CSDN 将按侵权追究法律责任，其它情况随意。