Издаване на ядрото Asterinas 0.18, написано на Rust и съвместимо с Linux

Представен е проектът Asterinas версия 0.18, който развива ядро, написано на езика Rust и предназначено за използване в общи операционни системи. Ядро предоставя ABI (Application Binary Interface), съвместимо с ядрото на Linux и способно да се използва вместо него. Паралелно се разработва дистрибутивът Asterinas NixOS, който съчетава ядрото Asterinas с системната среда NixOS. Кодът на проекта се разпространява под лицензия MPL (Mozilla Public License).

В момента в ядрото са реализирани около 240 системни извиквания на Linux. В дистрибутива Asterinas NixOS е верифицирана работата на над 100 пакета, базирани на ядрото Asterinas, от NixOS. Сред поддържаните пакети са: Xfce, Firefox, bash, systemd, Podman, QEMU, rsync, Apache httpd, nginx, SQLite, Redis, Clang, GCC, Go, Lua, Node.js, OpenJDK, Perl, PHP, Python, Ruby, Rust, Git, FFmpeg, PyTorch, TensorFlow, Ollama и Codex.

Ядрото осигурява пълна поддръжка на архитектура x86-64, частична поддръжка на RISC-V 64 и x86-64 с изолация, базирана на Intel TDX, а също така и начална поддръжка на архитектура LoongArch 64. Приоритетни области на приложение са системите, свързани с Linux ABI, но изискващи по-високо ниво на защита. Например, Asterinas предлага да се използва за изграждане на системни среди за защитени, виртуални машини, които използват технологии като ARM CCA, AMD SEV и Intel TDX, а също така и отстрана на хост-системата, осигуряваща стартиране на контейнери.

За намаляване на вероятността от грешки при работа с паметта, които са основен източник на най-опасните уязвимости, при разработването на Asterinas е използван езикът Rust и тактика на ограничено използване на unsafe-блокове. Ядрото е построено с архитектура framekernel, в която се опитват да съчетаят възможностите на изолацията на микроядра с ефективността на монолитните ядра.

Компонентите на ядрото в Asterinas се разполагат в общо адресно пространство, а безопасността се постига на ниво логично разделение на безопасния код и кода, в който не са изключени проблеми с безопасността. Ядрото е разделено на две части, написани на Rust: OS Framework и OS Services. В OS Services е забранено използването на unsafe-блокове, а всички нискоуровневи операции, изискващи изпълнение на код в блокове unsafe, са преместени в OS Framework и са достъпни само чрез високопрофилен API. Всички системни извиквания, файлови системи и драйвери се реализират на нивото на OS Services и не могат да включват unsafe-блокове.

За разработка на системни услуги и модули на ядрото се предлага инструментариум OSDK (Operating System Development Kit), който предоставя утилита cargo-osdk за създаване, компилиране, тестване и стартиране на компоненти на операционната система. За разработчиците е подготвен набор от библиотеки OSTD (Operating System Standard Library), включващ редакция на стандартните библиотеки Rust (crate std), адаптирана за използване в компоненти на операционната система.

Сред измененията в версия 0.18:

• В рамките на усилията за осигуряване на стартиране на Asterinas като гостуваща система в VM контейнери Kata Containers и Confidential Containers е реализирана поддръжка на пространства на имена IPC и cgroup, nsfs (/proc/[pid]/ns), cgroups, virtio-fs (за достъп до общата с хост системата файловата система), virtio-rng (/dev/hwrng за ентропия към генератора на псевдослучайни числа) и vsock (за взаимодействие между хостовата и гостуващата системи).
• Реализиран е системен повик ptrace и възможности за отстраняване на грешки в пространството на потребителя с помощта на GDB и strace.
• Предложена е нова имплементация на файловата система ext2 и е добавен драйвер NVMe. В VFS е добавен механизъм Dentry (Directory Entry) и е преработена имплементацията на страницовия кеш.
• В дистрибуцията Asterinas NixOS е реализирана възможност за стартиране на Codex, QEMU и Firefox.
• Добавени са системни повици pidfd_getfd, pidfd_send_signal, pivot_root.
• Добавена е начална поддръжка на IPv6.
• Реализирана е система за capabilities за делегиране на отделни привилегировани операции.
• Добавена е начална реализация на фреймворка LSM (Linux Security Modules).

Източник: opennet.ru