Шестата версия на пачове за ядрото на Linux с поддръжка на езика Rust

Мигел Охеда (Miguel Ojeda), автор на проекта Rust-for-Linux, предложи на вниманието на разработчиците на ядрото на Linux пускането на v6 компоненти за разработка на драйвери на устройства на езика Rust. Това е седмото издание на патчовете, като е взета предвид първата версия, публикувана без номер на версия. Подкрепата за Rust се разглежда като експериментална, но вече е включена в клона linux-next и е достатъчно напреднала, за да започне работа по създаването на абстрактни слоеве над подсистемите на ядрото, а също така и за писане на драйвери и модули. Разработката се финансира от компанията Google и организацията ISRG (Internet Security Research Group), която е основател на проекта Let’s Encrypt и подпомага популяризирането на HTTPS и развитието на технологии за повишаване на сигурността в интернет.

В новата версия:

• Инструментариумът и версията на библиотеката alloc, освободена от възможни състояния на "panic" при възникване на грешки, са актуализирани до версия Rust 1.60, в която е стабилизирана подкрепата за режима "maybe_uninit_extra", използван в патчовете за ядрото.
• Добавена е възможност за изпълнение на тестове от документацията (тестове, използвани едновременно като примери в документацията), чрез трансформираност по време на компилация на тестовете, свързани с ядреното API, в тестове KUnit, изпълнявани по време на зареждане на ядрото.
• Приети са изисквания, съгласно които тестовете не трябва да водят до изход на предупреждения от линтера Clippy, както и кодът за ядрото на езика Rust.
• Предложена е начална реализация на модула "net" с мрежови функции. За кода на езика Rust е предоставен достъп до такива мрежови структури на ядрото като "Namespace" (базирана на структурата на ядрото "struct net"), SkBuff (struct sk_buff), TcpListener, TcpStream (struct socket), Ipv4Addr (struct in_addr), SocketAddrV4 (struct sockaddr_in) и техните еквиваленти за IPv6.
• Реализирана е начална подкрепа за асинхронно програмиране (async), реализирана под формата на модул kasync. Например, може да се създава код, който работи в асинхронен режим за манипулиране с TCP сокети: async fn echo_server(stream: TcpStream) -> Result { let mut buf = [0u8; 1024]; loop { let n = stream.read(&mut buf).await?; if n == 0 { return Ok(()); } stream.write_all(&buf[..n]).await?; } }
• Добавен е модул net::filter за манипулиране с филтри за мрежови пакети. Добавен е пример rust_netfilter.rs с реализация на филтър на езика Rust.
• Добавена реализация на простия мютекс smutex::Mutex, който не изисква привързване (pinning).
• Добавена е блокировка NoWaitLock, която никога не води до изчакване за освобождаване и в случай на заетост от друг поток води до извеждане на грешка при опит за получаване на блокировка вместо спиране на извикващия.
• Добавена е блокировка RawSpinLock, идентифицирана с raw_spinlock_t в ядрото, прилагана към секции, които не могат да бъдат в състояние на изчакване.
• Добавен е тип ARef за референции към обект, на който се прилага механизма за броене на референции (always-refcounted).
• В бекенда rustc_codegen_gcc, позволяващ използването на библиотеката libgccjit от проекта GCC като генератор на код в rustc за осигуряване на поддръжка на наличните в GCC архитектури и оптимизации, е реализирана възможността за разгръщане на компилатора (bootstrapping) rustc. Под разгръщането на компилатора се разбира възможността за използване в rustc на генератора на код, базиран на GCC, за изграждане на самия компилатор rustc. Освен това, в последното издание GCC 12.1 са включени корекции в libgccjit, необходими за коректната работа на rustc_codegen_gcc. Подготовка е в ход за предоставяне на възможността за инсталиране на rustc_codegen_gcc с помощта на утилитата rustup.
• Отбелязва се напредък в разработката на GCC фронтенда gccrs с реализация на компилатора на езика Rust на база GCC. В момента над gccrs работят в режим на пълно ангажиране двама разработчици.

Напомняме, че предложените изменения дават възможност да се използва Rust като втори език за разработка на драйвери и модули на ядрото. Подкрепата за Rust се предлага като опция, която не е активна по подразбиране и не води до включването на Rust в броя на задължителните зависимости на ядрото. Използването на Rust за разработка на драйвери ще осигури с минимални усилия създаването на безопасни и по-качествени драйвери, лишени от проблеми като достъп до освобождаваща памет, разыменуване на нулеви указатели и изход извън границите на буфера.

Безопасността на работата с паметта в Rust се осигурява по време на компилация чрез проверка на указателите, проследяване на собствеността на обектите и отчитане на времето на живот на обектите (обхват), както и чрез оценка на коректността на достъпа до паметта по време на изпълнение на кода. Rust предлага също така средства за защита от аритметични препълвания, изисква задължителна инициализация на стойностите на променливите преди употреба, по-добро управление на грешки в стандартната библиотека, прилага концепцията за неизменяемост (immutable) на указателите и променливите по подразбиране и предлага силна статична типизация за минимизиране на логическите грешки.

Източник: opennet.ru