{"id":104906,"date":"2022-08-21T15:36:41","date_gmt":"2022-08-21T13:36:41","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/novosti-interneta\/vypusk-standartnoj-si-biblioteki-cosmopolitan-2-0-razvivaemoj-dlya-perenosimyh-ispolnyaemyh-fajlov"},"modified":"2022-08-21T15:36:41","modified_gmt":"2022-08-21T13:36:41","slug":"vypusk-standartnoj-si-biblioteki-cosmopolitan-2-0-razvivaemoj-dlya-perenosimyh-ispolnyaemyh-fajlov","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/news\/vypusk-standartnoj-si-biblioteki-cosmopolitan-2-0-razvivaemoj-dlya-perenosimyh-ispolnyaemyh-fajlov","title":{"rendered":"Ver\u00f6ffentlichung der Standard-C-Cosmopolitan-Bibliothek 2.0, die f\u00fcr tragbare ausf\u00fchrbare Dateien entwickelt wird.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Die Ausgabe des Projekts Cosmopolitan 2.0 wurde ver\u00f6ffentlicht, das die standardisierte C-Bibliothek und ein universelles Format f\u00fcr ausf\u00fchrbare Dateien entwickelt, das f\u00fcr die Verbreitung von Programmen in verschiedenen Betriebssystemen ohne Interpreter und virtuelle Maschinen verwendet werden kann. Das Ergebnis, das mit GCC und Clang kompiliert wird, wird zu einer statisch verketteten universellen ausf\u00fchrbaren Datei, die in jedem Linux-Distro, macOS, Windows, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD und sogar aus dem BIOS heraus ausgef\u00fchrt werden kann. Der Quellcode des Projekts wird unter der ISC-Lizenz (eine vereinfachte Version von MIT\/BSD) verbreitet. <\/p>\n
Der Container zur Erstellung universeller ausf\u00fchrbarer Dateien basiert auf der Kombination spezifischer Segmente und Header, die f\u00fcr verschiedene Betriebssysteme (PE, ELF, MACHO, OPENBSD) typisch sind, in einer Datei, die mehrere verschiedene Formate verwendet, die in Unix, Windows und macOS genutzt werden. Um die Ausf\u00fchrung einer einzelnen ausf\u00fchrbaren Datei sowohl unter Windows als auch in Unix-Systemen zu erm\u00f6glichen, wird ein Trick verwendet, der darin besteht, Windows PE-Dateien in Form eines Shell-Skripts zu codieren, wobei man davon profitiert, dass die Thompson Shell kein Skriptmarker «#!» verwendet. F\u00fcr die Erstellung von Programmen, die mehrere Dateien umfassen (Kombination aller Ressourcen in einer Datei), wird die Erstellung einer ausf\u00fchrbaren Datei in Form eines speziell gestalteten ZIP-Archivs unterst\u00fctzt. Das Schema des vorgeschlagenen Formats (Beispielanwendung hello.com): <\/p>\n
Zu Beginn der Datei wird das Label «MZqFpD» angegeben, das als Header des Windows PE-Formats wahrgenommen wird. Diese Sequenz wird auch in die Anweisung «pop %r10 ; jno 0x4a ; jo 0x4a» dekodiert, w\u00e4hrend die Zeile «\177ELF» in die Anweisung «jg 0x47» \u00fcbersetzt wird, die f\u00fcr den \u00dcbergang zum Einstiegspunkt verwendet wird. In Unix-Systemen wird Shell-Code ausgef\u00fchrt, in dem der exec-Befehl mit der \u00dcbertragung des ausf\u00fchrbaren Codes \u00fcber eine unbenannte Pipe genutzt wird. Eine Einschr\u00e4nkung der vorgeschlagenen Methode besteht darin, dass sie nur unter Unix-\u00e4hnlichen Betriebssystemen mit Shells funktioniert, die den Kompatibilit\u00e4tsmodus mit der Thompson Shell unterst\u00fctzen. <\/p>\n
Der Aufruf von qemu-x86_64 ist f\u00fcr die Umsetzung zus\u00e4tzlicher Portabilit\u00e4t vorgesehen und erm\u00f6glicht es, f\u00fcr die Architektur x86_64 kompilierte Codes auf anderen Plattformen als x86 auszuf\u00fchren, z. B. auf Raspberry Pi-Platinen und Apple-Ger\u00e4ten mit ARM-Prozessoren. Das Projekt kann auch verwendet werden, um eigenst\u00e4ndige Anwendungen zu erstellen, die ohne Betriebssystem (bare metal) funktionieren. In solchen Anwendungen wird ein Bootloader an die ausf\u00fchrbare Datei angeh\u00e4ngt, wobei das Programm als das zu ladende Betriebssystem agiert. <\/p>\n
In der von dem Projekt entwickelten Standard-C-Bibliothek libc werden 2024 Funktionen angeboten (in der ersten Version waren es etwa 1400 Funktionen). In Bezug auf die Leistung arbeitet Cosmopolitan ebenso schnell wie glibc und \u00fcbertrifft deutlich Musl und Newlib, wobei Cosmopolitan in Bezug auf den Codeumfang um einen Faktor kleiner ist als glibc und ungef\u00e4hr mit Musl und Newlib \u00fcbereinstimmt. Zur Optimierung h\u00e4ufig aufgerufener Funktionen wie memcpy und strlen wird zus\u00e4tzlich die Technik «trickle-down performance» verwendet, bei der ein Makro-Binding f\u00fcr den Funktionsaufruf verwendet wird, das den Compiler \u00fcber die im Prozess verwendeten CPU-Register informiert, was es erm\u00f6glicht, Ressourcen zu sparen, indem nur die ver\u00e4nderten Register erhalten bleiben. <\/p>\n
Zu den \u00c4nderungen in der neuen Version geh\u00f6ren: <\/p>\n
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Das Schema f\u00fcr den Zugriff auf interne Ressourcen innerhalb der ZIP-Datei wurde ge\u00e4ndert (beim \u00d6ffnen von Dateien werden jetzt normale Pfade \/zip\/... anstelle von Zugriffs-Prefixen wie zip:.. verwendet). Analog wurde f\u00fcr den Zugriff auf Festplatten in Windows die M\u00f6glichkeit geschaffen, Pfade wie \u201e\/c\/...\u201c anstelle von \u201eC:\/...\u201c zu verwenden.\n
Ein neuer Bootloader APE (Actually Portable Executable) wurde vorgeschlagen, der das Format universeller ausf\u00fchrbarer Dateien definiert. Der neue Loader verwendet mmap zur Platzierung des Programms im Speicher und \u00e4ndert den Inhalt nicht mehr zur Laufzeit. Bei Bedarf kann die universelle ausf\u00fchrbare Datei in regul\u00e4re ausf\u00fchrbare Dateien konvertiert werden, die an einzelne Plattformen gebunden sind.\n
Auf der Linux-Plattform wurde die M\u00f6glichkeit implementiert, das Kernelmodul binfmt_misc zum Ausf\u00fchren von APE-Programmen zu verwenden. Es wird festgestellt, dass die Verwendung von binfmt_misc die schnellste Methode zur Ausf\u00fchrung ist.\n
F\u00fcr Linux wurde eine Implementierung der Systemaufrufe pledge() und unveil() entwickelt, die vom OpenBSD-Projekt vorangetrieben wird. Eine API zur Nutzung dieser Aufrufe in Programmen in C, C++, Python und Redbean sowie ein Tool pledge.com zur Isolation beliebiger Prozesse wird bereitgestellt.\n
F\u00fcr den Build-Prozess wird das Tool Landlock Make verwendet \u2013 eine GNU Make-Edition mit strikterer Abh\u00e4ngigkeitserkennung und Nutzung des Systemaufrufs Landlock zur Isolation des Programms vom Rest des Systems und zur Verbesserung der Cache-Effizienz. Als Option bleibt die M\u00f6glichkeit, auch mit dem normalen GNU Make zu bauen.\n
Es wurden Funktionen f\u00fcr Mehrprozessverarbeitung implementiert \u2013 _spawn() und _join(), die universelle Wrapper f\u00fcr betriebssystemspezifische APIs darstellen. Es wird auch an der Implementierung der Unterst\u00fctzung f\u00fcr POSIX-Threads gearbeitet.\n
Es wurde die M\u00f6glichkeit eingef\u00fchrt, das Schl\u00fcsselwort _Thread_local zu nutzen, um separate Speicher f\u00fcr jeden Thread (TLS, Thread-Local Storage) zu verwenden. Standardm\u00e4\u00dfig initialisiert die C-Laufzeit TLS f\u00fcr den Hauptthread, was zu einer Erh\u00f6hung der minimalen Gr\u00f6\u00dfe der ausf\u00fchrbaren Datei von 12 auf 16 KB f\u00fchrte.\n
In die ausf\u00fchrbaren Dateien wurde die Unterst\u00fctzung f\u00fcr die Parameter \u201e--ftrace\u201c und \u201e--strace\u201c integriert, um Informationen \u00fcber alle Funktionsaufrufe und Systemaufrufe in stderr auszugeben.\n
Die Unterst\u00fctzung f\u00fcr den Systemaufruf closefrom(), der in Linux 5.9+, FreeBSD 8+ und OpenBSD unterst\u00fctzt wird, wurde hinzugef\u00fcgt.\n
Auf der Linux-Plattform wurde die Leistung der Aufrufe clock_gettime und gettimeofday um bis zu 10 Mal verbessert, indem der vDSO-Mechanismus (virtual dynamic shared object) genutzt wurde, der es erm\u00f6glicht, den Systemaufruf-Handler in den Benutzermodus zu verlagern und Kontexwechsel zu vermeiden.\n
Mathematische Funktionen zur Verarbeitung komplexer Zahlen wurden aus der Musl-Bibliothek \u00fcbernommen. Viele mathematische Funktionen arbeiten nun schneller.\n
Eine Funktion nointernet() wurde vorgeschlagen, die die Netzwerkf\u00e4higkeiten deaktiviert.\n
Neue Funktionen zur effizienten String-Anhang wurden hinzugef\u00fcgt: appendd, appendf, appendr, appends, appendw, appendz, kappendf, kvappendf und vappendf.\n
Eine sichere Variante der Funktion kprintf() wurde hinzugef\u00fcgt, die f\u00fcr den Betrieb mit erh\u00f6hten Berechtigungen konzipiert ist.\n