Fil-C 0.682 — Speicherintegrität ohne Umschreibung

2

Die Veröffentlichung von Fil-C 0.682, einem C- und C++-Compiler, der vollständige Speichersicherheit (memory safety) gewährleistet und bessere Garantien bietet als viele andere Sprachen, wie zum Beispiel Rust, erfolgte. Das Projekt wird von Filip Pizlo entwickelt, der keiner Einführung bedarf.

Fil-C basiert auf dem Code von Clang/LLVM 20.x und ermöglicht die Kompilierung traditioneller C/C++-Codes mit der Garantie, alle gängigen Schwachstellen (out-of-bounds access, use-after-free, double free, type confusion) zu verhindern. Im Gegensatz zu ASan oder MTE verwendet Fil-C ein streng sicheres Objektmodell und enthält grundsätzlich keine Schlupflöcher wie Unsafe-Blöcke.

Im vergangenen Jahr hat das Projekt von einem Konzeptnachweis zu einem vollwertigen Tool mit einem umfangreichen Ökosystem fortgeschritten.

Hauptmerkmale und technische Details:

• InvisiCaps 2.0 und die Entwicklung des Capability-Modells: Das Berechtigungssystem (capabilities), das die Grenzen und Typen von Zeigern verfolgt, wurde grundlegend überarbeitet, ohne ihre 64-Bit-Größe im Adressraum von C zu verändern. Die Speicherung von capabilities wurde optimiert, die Overhead-Kosten wurden gesenkt, und außerdem wurde die korrekte Unterstützung von union, memcpy, atomaren Operationen mit Strukturen und die Übertragung von Mandaten über Inline-Assembler hinzugefügt.
• Parallel Garbage Collector (FUGC): Im Laufzeit-Garbage Collector Fil’s Unglaublicher Garbage Collector wurden paralleles Sammeln, die Unterstützung komplexer Objekte wie Closures und GNU Indirect Function hinzugefügt.
• Unterstützung für ARM64: Ein Backend, Laufzeit, Loader und ABI für die ARM64-Architektur (Linux/aarch64) wurden praktisch von Grund auf neu implementiert, und das Projekt hat die Phase der Beta-Tests auf dieser Plattform erreicht.
• Sicherer Inline-Assembler und SIMD: Eine einzigartige Fähigkeit zur Ausführung von sicheren Assembler-Einfügungen (einschließlich Assembler-Blöcken von OpenSSL) mit der Aufrechterhaltung der Berechtigungsprüfungen wurde hinzugefügt. Vollständige Unterstützung für Vektor-Instruktionen SSE, AVX, AVX2 und AVX512 (einschließlich masked load/store, expand/compress, sfence und prefetch) wurde implementiert.
• Escape-Analyse: Seit Version 0.671 wird eine statische Analyse von Speicherlecks aus Stackbereichen durchgeführt. Dies war die größte Optimierungsänderung des Jahres: Die Ausführungsgeschwindigkeit von QuickJS stieg um mehr als das Sechsfache, und die meisten anderen Programme um mehr als 10%.
• Kompatibilität mit C++ und modernen Standards: Die Unterstützung für C++-Ausnahmen, erzwungene Stapel-Entfaltung, ucontext, berechnete Sprünge, std::optional und Zeiger auf Klassenmitglieder wurde implementiert.
• Schutz vor gefährlichen UB-Optimierungen in LLVM: Fil-C hat aggressive Optimierungen in LLVM, die auf undefined behavior (UB) basieren, tatsächlich deaktiviert. Insbesondere wurde strict aliasing deaktiviert und analog -fwrapv aktiviert, was das fehlerhafte Entfernen von Sicherheitsprüfungen durch den Compiler verhindert.
• Umstieg auf LLVM/Clang 20: Der Compiler wurde auf den Codebasistandard von Clang 20 (ab der Version Fil-C 0.670) umgestellt, was eine bessere Kompatibilität und Portabilität der Codegenerierung gewährleistet.
• Erweiterung des Linux ABI und FFI der nächsten Generation: Es wurde eine Emulation und sichere Wrapper für Dutzende von Systemaufrufen in Linux (statx, openat2, pidfd, epoll, splice, futex, timer API usw.) implementiert, sowie Unterstützung für dlopen, dlvsym, libffi und eine FFI-Schicht zur Interaktion mit externem Code.
• Neue Aufrufkonvention und Runtime-API: Der interne ABI zum Funktionsaufruf wurde optimiert, um den Overhead zu reduzieren. Neue APIs wurden hinzugefügt, einschließlich zlock_runtime_threads() (Festlegung von Threads für den Aufbau strenger Sandkästen), sowie ein integrierter Sampling-Profilierer und Werkzeuge für Speicher-Dumps.
• Vollwertige Userspace-Distribution /opt/fil: eine sichere Systemumgebung auf Basis von glibc 2.40, die OpenSSH, OpenSSL, sudo, git, curl, wget, rsync, tmux, make, grep sowie Systembibliotheken (PAM, Kerberos, SELinux, ICU) umfasst.

Fertige Binärversionen werden in zwei Varianten verbreitet: als eigenständige Version auf Basis von musl (filc) und als vollständige Systemumgebung /opt/fil für die Architekturen x86_64 und ARM64.

GitHub-Projekt

Außerdem sei erwähnt, dass es auch eine speichersichere Linux-Distribution gibt — Pizlix

Quelle: linux.org.ru