Издание на Rust 1.84. Ядрата Tock и Vekos, написани на Rust. Диалект Mini-C

Издаден е релиз на езика за програмиране с общо предназначение Rust 1.84, който е започнат от проекта Mozilla, но в момента се развива под егидата на независима неправителствена организация Rust Foundation. Езикът е фокусиран върху безопасното управление на паметта и предлага средства за постигане на висока степен на паралелизъм при изпълнението на задачи, докато не изисква използването на garbage collector и runtime (runtime се свежда до базова инициализация и поддръжка на стандартната библиотека).

Методите за работа с паметта в Rust освобождават разработчиците от грешки при манипулирането на указатели и защитават от проблеми, възникващи от нискоуровневата работа с паметта, като достъп до освободена памет, разыменоване на нулеви указатели, излизане извън границите на буфера и др. За разпространение на библиотеки, осигуряване на компилация и управление на зависимости, проектът развива пакетния мениджър Cargo. За хостване на библиотеки е предоставен репозиторий crates.io.

Безопасната работа с паметта в Rust се осигурява по време на компилация чрез проверка на препратки, проследяване на собствеността на обектите, отчитане на времето на живот на обектите (области на видимост) и оценка на правилността на достъпа до паметта по време на изпълнението на кода. Rust също така предлага средства за защита от препълнение на цели числа, изисква задължителна инициализация на стойностите на променливите преди използването им, подобрява обработката на грешки в стандартната библиотека, прилага концепцията за неизменяемост (immutable) на препратки и променливи по подразбиране и предлага силна статична типизация, за да се минимизират логическите грешки.

Основни нововъведения:

• В пакетния мениджър Cargo е стабилизиран механизъм за обработка на зависимости, който избира версии на зависимите компоненти с оглед на съвместимостта им с версиите на компилатора Rust, обозначени като минимално поддържани от проекта (MSRV, Minimum Supported Rust Version). Новата функция позволява на поддържащите да избегнат ръчното избиране на стари версии на всяка зависимост в проекти, които поддържат съвместимост със стари версии на инструменталния комплект Rust. Новият режим за определяне на зависимости ще бъде активиран по подразбиране в изданието Rust 1.85, а засега е достъпен под формата на опция, за включване на която в секцията „[resolver]“ на файла „.cargo/config.toml“ трябва да се зададе ‘incompatible-rust-versions = „fallback“‘.
• Започнат е преводът на компилатора към нов обработчик на типове (trait solver), предназначен за проверка на границите на приложимост на типажите, нормализиране на типовете и оценка на съвместимостта на типовете. В версия 1.84 новият обработчик се използва за проверка на съгласуването на реализациите на типажите, т.е. оценка на съществуването на не повече от един типаж за разглеждания тип с оглед на кода от други crate-пакети. Указаната проверка е позволила да се отстранят проблеми в старата реализация на обработчика на типове, потенциално водещи до конфликти поради припокриване на различни реализации на типажите.
• Предложен нов API «Strict Provenance», който може да се използва за преобразуване на указател в цяло число и обратно, като се вземат предвид приложените към указателя метаданни с информация за неговия произход и обхват на използване (освен адреса, към указателя се прикрепя стойността «provenance» с информация за връзката с други указатели, позволяваща да се определи кога и къде указателят може да достъпва паметта). При преобразуването на указателя в цяло число и обратно възниква неопределено поведение поради трудността да се проследи произходът на резултантния указател. Новият API позволява извършването на нискослойни операции с указатели, като запазване на допълнителна информация в по-долните битове на указателя, без преобразуване на указателя в цяло число.
• В категорията стабилни е преведена нова порция API, като са стабилизирани методите и реализациите на типажите:
  • Ipv6Addr::is_unique_local
  • Ipv6Addr::is_unicast_link_local
  • core::ptr::with_exposed_provenance
  • core::ptr::with_exposed_provenance_mut
  • ::addr
  • ::expose_provenance
  • ::with_addr
  • ::map_addr
  • ::isqrt
  • ::checked_isqrt
  • ::isqrt
  • NonZero::isqrt
  • core::ptr::without_provenance
  • core::ptr::without_provenance_mut
  • core::ptr::dangling
  • core::ptr::dangling_mut
  • Pin::as_deref_mut
• Признак «const» е приложен в функциите:
  • AtomicBool::from_ptr
  • AtomicPtr::from_ptr
  • AtomicU8::from_ptr
  • AtomicU16::from_ptr
  • AtomicU32::from_ptr
  • AtomicU64::from_ptr
  • AtomicUsize::from_ptr
  • AtomicI8::from_ptr
  • AtomicI16::from_ptr
  • AtomicI32::from_ptr
  • AtomicI64::from_ptr
  • AtomicIsize::from_ptr
  • ::is_null
  • ::as_ref
  • ::as_mut
  • Pin::new
  • Pin::new_unchecked
  • Pin::get_ref
  • Pin::into_ref
  • Pin::get_mut
  • Pin::get_unchecked_mut
  • Pin::static_ref
  • Pin::static_mut
• Стабилизирана поддръжка на асемблерни inline-вмъквания за архитектури s390x и Arm64EC.
• За целевата платформа WebAssembly е стабилизирана поддръжка на функционалността multivalue, reference-types и tail-call.
• Реализиран е втори ниво на поддръжка за платформата wasm32v1-none. Втори ниво на поддръжка предполага гаранция за компилацията.

Допълнително може да се отбележи няколко проекта, свързани с Rust:

• Публикувано е издание на операционната система Tock 2.2, разработена на езика Rust и фокусирана върху използването в микроконтролери. Системата позволява едновременна работа на няколко ненадеждни приложения в вградени устройства с ограничен обем на RAM, като сензори, TPM (Trusted Platform Module), ключове за автентикация и носими устройства. Поддържат се платформи с микроконтролери, базирани на архитектурите ARM Cortex-M и RISC-V. Ключовата характеристика на Tock е изолацията на нивата на приложенията, ядрото и слоя с драйвери, както и изолацията на всяко отделно приложение и драйвер. За изолация се използват възможностите на езика Rust, както и разделяне на ниво защита на паметта.
• Проектът VEKOS (Verified Experimental Kernel OS) развива ядро на операционната система на езика Rust, което осигурява верификация на изпълняваните компоненти. При всяка операция с файловата система, създаване на процес и разпределение на памет, се генерира криптографско потвърждение, позволяващо верификация на операцията по време на изпълнение (реализацията може да се сравни с използването на блокчейн за верификация на действия в операционната система). В файловата система VKFS за осигуряване на целостта и защитата от манипулации след факта е използвана структура „дърво на Меркл“ (Merkle Tree), всяка клонка от която верифицира всички подлежащи клонки и възли, благодарение на дървовидното хеширане. Разпределението на паметта се извършва в режим COW (Copy-On-Write).
• Група изследователи от Microsoft и Inria развиват подмножество на езика C — Mini-C, предназначено за автоматична транслация на програми на езика C в представяне на езика Rust. В отличие от компилатора c2rust, новият проект позволява генериране на Rust код без използване на unsafe, но е насочен главно към преобразуване на C проекти, които имат формално доказателство за надеждност. Предполага се, че ще е по-лесно първо да се преведе C проект в представление на Mini-C, в което не са допустими аритметични операции с указатели, отколкото да се пренапишат unsafe блокове след директна компилация от C в Rust.

  Реализация на компилаторa е базирана на инструмента KaRaMeL. Mini-C е разработен и тестван в рамките на проект за пренаписване на Rust криптографската библиотека HACL*, за която е предоставено формално доказателство за надеждност. Такова доказателство е било използвано, за да демонстрира възможността за генериране на безопасен код на Rust от Mini-C.

• Дэниел Стенберг (Daniel Stenberg), автор на утилитата curl, обяви за прекратяване на разработката и поддръжката на проекта Curl, алтернативен HTTP-бекенд, написан на Rust с използване на библиотеката Hyper. Като причина е посочено отсъствието на интерес от страна на разработчиците и потребителите.
• Обявен е бета-релиз на терминала Fish 4.0, пренаписан на Rust. Отбелязва се, че след две години разработка кодовата база на Fish е напълно прехвърлена от C++ на Rust. Преходът към Rust е позволил решаването на проблеми с многопоточността, получаването на съвременен инструментариум, който открива грешки по време на компилация, повишаване на сигурността на работа с паметта и направи проекта по-привлекателен за нови разработчици.
• Проектът Tor публикува версия Arti 1.3.2, алтернативна реализация на Tor-клиента на Rust. Arti предоставя вградена библиотека, която могат да използват различни приложения. При създаването на Arti е взет предвид предишният опит в разработката на Tor, за да се избегнат известни архитектурни проблеми, да се направи проекта по-модулен и ефективен. Ветката 1.x е обозначена като годна за употреба от обикновените потребители и осигурява същото ниво на конфиденциалност, удобство и стабилност, както основната реализация на C. В новата версия продължава разработката на RPC, предприета е подготовка за реализация на поддръжка на релейни сървъри и е добавена защита от DoS-атаки на Onion-сервизите.
• Публикувана е версия на игровия двигател Bevy 0.15, написан на Rust. В двигателя се използва датацентрична модел на определяне на игровата логика, построен върху набор от готови компоненти Bevy ECS (Entity Component System), които могат да се изпълняват паралелно. Поддържа се 2D и 3D рендеринг, скелетна анимация, определяне на графа на рендеринг, система за изграждане на сцени, фреймуърк за изграждане на потребителски интерфейс, извършване на промени в сцените и ресурсите без необходимост от рестартиране.
• Обявен е текстов редактор Helix 25.01, написан на Rust, който разширява концепциите, заложени в vim и neovim. Поддържа интеграция с LSP-сървъри и Tree-sitter, многоблоково избиране, използване на множество курсори при редактиране, теми на оформление и протокол за отстраняване на грешки DAP (Debug Adapter Protocol).
• В браузърния двигател Servo, написан на Rust, е добавена поддръжка за тъмен режим на оформление. Размерът на браузъра ServoShell е намален с 20%. Поддръжката на уеб-спецификации е разширена до възможност за влизане и четене на съобщения в Discord (изпращането на съобщения все още не е възможно).
• Компанията Mozilla представи инструмента Uniffi за React Native за създаване на модули за React Native на езика Rust.
• Проведено е тестване на производителността на кодировчиците на изображения в PNG формат. Декодерите на Rust (png, zune-png, wuffs) се оказаха по-бързи от декодерите на C (libpng, spng, stb_image). Например, crate-пакетът png (image-rs) надмина libpng 1.8 пъти на x86 система и 1.5 пъти на ARM система. image-rs: 375.401 MP/s (средно) 318.632 MP/s (геометрично средно) zune-png: 376.649 MP/s (средно) 302.529 MP/s (геометрично средно) wuffs: 376.205 MP/s (средно) 287.181 MP/s (геометрично средно) libpng: 208.906 MP/s (средно) 173.034 MP/s (геометрично средно) spng: 299.515 MP/s (средно) 235.495 MP/s (геометрично средно) stb_image: 234.353 MP/s (средно) 171.505 MP/s (геометрично средно)

Източник: opennet.ru