Третото издание на корекции за ядрото на Linux с поддръжка на езика Rust

Мигел Охеда, автор на проекта Rust-for-Linux, предложи трета компонентна опция за разработване на драйвери на устройства на езика Rust, която разработчиците на ядрото на Linux да обмислят. Поддръжката на Rust се счита за експериментална, но вече е договорена за включване в linux-next клона. Разработката е финансирана от Google и ISRG (Internet Security Research Group), която е основател на проекта Let's Encrypt и насърчава HTTPS и развитието на технологии за подобряване на интернет сигурността.

Спомнете си, че предложените промени правят възможно използването на Rust като втори език за разработване на драйвери и модули на ядрото. Поддръжката на Rust е представена като опция, която не е активирана по подразбиране и не води до включването на Rust сред необходимите зависимости за компилация за ядрото. Използването на Rust за разработване на драйвери ще ви позволи да създадете по-безопасни и по-добри драйвери с минимални усилия, без проблеми като достъп до област на паметта, след като е освободена, дерефериране на нулеви указатели и препълване на буфер.

Безопасното боравене с паметта е осигурено в Rust по време на компилиране чрез проверка на референции, проследяване на собствеността върху обекта и продължителността на живот (обхват) на обекта, както и чрез оценка на коректността на достъпа до паметта по време на изпълнение на кода. Rust също осигурява защита срещу препълване на цели числа, изисква задължителна инициализация на стойностите на променливите преди употреба, обработва грешките по-добре в стандартната библиотека, прилага концепцията за неизменни препратки и променливи по подразбиране, предлага силно статично въвеждане за минимизиране на логическите грешки.

Новата версия на пачовете продължава да елиминира коментарите, направени по време на обсъждането на първата и втората версия на пачовете. Най-забележимите промени:

• Беше направен преход към използване на стабилната версия на Rust 1.57 като референтен компилатор и беше предоставена връзка към стабилизираното издание на езика Rust 2021. Преди това корекциите бяха свързани с бета клона на Rust и използваха някои езикови функции, които бяха класифицирани като нестабилни. Преходът към спецификацията Rust 2021 ни позволи да започнем работа, за да избегнем използването на такива нестабилни функции в пачове като const_fn_transmute, const_panic, const_unavailable_unchecked и core_panic и try_reserve.
• Развитието на версията за разпределение на библиотеката Rust, включена в кръпките, продължи, модифицирана, за да освободи функциите за разпределение на паметта от възможно генериране на състояние на „паника“ при възникване на грешки, като липса на памет. Новата версия имплементира опциите „no_rc“ и „no_sync“, за да деактивира функционалност, която не се използва в кода на Rust на ядрото, което прави библиотеката по-модулна. Продължава работата с основните разработчици на alloc, насочени към прехвърляне на промените, необходими за ядрото, в основната библиотека. Опцията „no_fp_fmt_parse“, необходима за работа на библиотеката на ниво ядро, е преместена в базовата библиотека на Rust (ядро).
• Кодът е изчистен, за да се отърве от възможни предупреждения на компилатора при изграждане на ядрото в режим CONFIG_WERROR. При изграждане на код в Rust са активирани допълнителни режими за диагностика на компилатора и Clippy linter предупреждения.
• Абстракциите са предложени за използване в кода на Rust за seqlocks (заключване на последователност), повиквания за обратно извикване за управление на захранването, I/O памет (readX/writeX), манипулатори на прекъсвания и нишки, GPIO, достъп до устройства, драйвери и идентификационни данни.
• Инструментите за разработка на драйвери са разширени, за да включват преместваеми мютекси, битови итератори, опростени свързвания на указатели, подобрена диагностика на грешки и независима от шина за данни инфраструктура.
• Подобрена работа с връзки с помощта на опростен тип Ref, базиран на бекенда refcount_t, който използва API на ядрото със същото име за преброяване на препратки. Поддръжката за типовете Arc и Rc, предоставена в стандартната библиотека за разпределение, е премахната и не е налична в код, изпълняван на ниво ядро ​​(подготвени са опции за самата библиотека, които деактивират тези типове).
• Пачовете включват версия на драйвера PL061 GPIO, пренаписан на Rust. Специална характеристика на драйвера е, че неговата реализация почти ред по ред повтаря съществуващия GPIO драйвер на езика C. За разработчиците, които искат да се запознаят със създаването на драйвери в Rust, е подготвено сравнение ред по ред, което им позволява да разберат в кои конструкции в Rust се преобразува C кодът.
• Основната кодова база на Rust е приела rustc_codegen_gcc, rustc бекенд за GCC, който прилага компилация преди време (AOT) с помощта на библиотеката libgccjit. С правилното развитие на бекенда, това ще ви позволи да съберете кода на Rust, включен в ядрото, като използвате GCC.
• В допълнение към ARM, Google и Microsoft, Red Hat изрази интерес към използването на езика Rust в ядрото на Linux. Нека припомним, че Google директно осигурява поддръжка за проекта Rust за Linux, разработва нова реализация на механизма за междупроцесна комуникация Binder в Rust и обмисля възможността за преработка на различни драйвери в Rust. Microsoft започна внедряването на драйвери за Hyper-V в Rust. ARM работи за подобряване на поддръжката на Rust за системи, базирани на ARM. IBM внедри поддръжка на Rust в ядрото за PowerPC системи.

Източник: opennet.ru