Выпуск Rust 1.96. Оценка пригодности Rust для создания прошивок к микроконтроллерам

È stato rilasciato il linguaggio di programmazione Rust 1.96, fondato dal progetto Mozilla ma ora sviluppato sotto gli auspici dell'organizzazione indipendente no-profit Rust Foundation. Il linguaggio si concentra sulla sicurezza della memoria e fornisce strumenti per ottenere un elevato parallelismo nell'esecuzione dei task, senza l'uso di un garbage collector e di un runtime (il runtime è ridotto all'inizializzazione di base e alla manutenzione della libreria standard).

I metodi di gestione della memoria di Rust sono progettati per eliminare gli errori nella manipolazione dei puntatori e proteggere dai problemi derivanti dalla gestione della memoria di basso livello, come l'accesso alla memoria dopo che è stata liberata, la dereferenziazione dei puntatori nulli, i buffer overrun e così via. Il progetto sta sviluppando il gestore di pacchetti Cargo per distribuire le librerie, facilitare le build e gestire le dipendenze. Il repository crates.io è gestito per l'hosting delle librerie.

La sicurezza della memoria viene fornita in Rust in fase di compilazione attraverso il controllo dei riferimenti, tenendo traccia della proprietà dell'oggetto, tenendo traccia della durata dell'oggetto (scopi) e valutando la correttezza dell'accesso alla memoria durante l'esecuzione del codice. Rust fornisce anche protezione contro gli overflow di numeri interi, richiede l'inizializzazione obbligatoria dei valori delle variabili prima dell'uso, gestisce meglio gli errori nella libreria standard, applica il concetto di riferimenti e variabili immutabili per impostazione predefinita, offre una forte tipizzazione statica per ridurre al minimo gli errori logici.

Principali innovazioni:

• Добавлен модуль range с реализацией новых типов, развиваемых для замены устаревших типов Range, RangeInclusive, RangeToInclusive и RangeFrom, и позволяющих хранить диапазоны в Copy-структурах. Тип Range определяет диапазоны, ограниченные минимальным и максимальным допустимым значением (но не входящим в него), тип RangeFrom определяет числа начиная с указанного значения, а тип RangeInclusive — значения указанного диапазона с обеими его границами. В будущих выпусках дополнительно появятся типы RangeFull и RangeTo, старая реализация будет перенесена в core::range::legacy::*, а синтаксис «N..M» переведут на новый вариант типов.

  Новые типы отличаются тем, что вместо типажа Iterator реализуют типаж IntoIterator, т.е. вместо встроенного итератора определяют то, как преобразовать тип в итератор. Подобный подход позволяет использовать с новыми типами операцию копирования (типаж Copy, показывающий, что значения типа можно дублировать через простое копирование), которая ранее была недоступна из-за несовместимости с типами со встроенными итераторами.
  Например, новые типы дают возможность сохранить границы среза в структуру, которая полностью копируется без раздельного сохранения начального и конечного значений:

  use core::range::Range;

  #[derive(Clone, Copy)]
  pub struct Span(Range<usize>);

  impl Span {
  pub fn of(self, s: &str) -> &str {
  &s[self.0]
  }
  }

• Добавлены макросы «assert_matches!» и «debug_assert_matches!», проверяющие соответствие значения указанному шаблону и аварийно завершающие выполнение при расхождении. От выражений «assert!(matches!(..))» и «debug_assert!(matches!(..))» новые макросы отличаются выводом отладочной информации со значениями, вызвавшими сбой. Для избежания пересечений со сторонними макросами, поставляемыми с аналогичными именами, новые макросы требую явного импорта библиотеки «core::assert_matches».

  use core::assert_matches;

  fn get_random_number() -> u32 {
  4
  }

  fn principale() {
  assert_matches!(get_random_number(), 1..=6);
  }

• При сборке для целевой платформы WebAssembly прекращена передача компоновщику опции «—allow-undefined», разрешавшей связывание при наличии неопределённых символов, которые преобразовывались в импорт из модуля «env». При сборке для WebAssembly все связанные с компоновкой символы теперь по умолчанию обязательно должны быть определены. Для возвращения старого поведения можно использовать переменную окружения «RUSTFLAGS=-Clink-arg=—allow-undefined» или выражение ‘#[link(wasm_import_module = «env»)]» в коде.
• Una nuova porzione dell'API è stata spostata nella categoria stabile, inclusi i metodi e le implementazioni dei tratti sono stati stabilizzati:
  • assert_matches!
  • debug_assert_matches!
  • From<T> for AssertUnwindSafe<T>
  • From<T> for LazyCell<T, F>
  • From<T> for LazyLock<T, F>
  • core::range::RangeToInclusive
  • core::range::RangeToInclusiveIter
  • core::range::RangeFrom
  • core::range::RangeFromIter
  • core::range::Range
  • core::range::RangeIter
• В пакетном менеджере Cargo устранена уязвимость CVE-2026-5223, которая может использоваться для перезаписи исходного кода другого crate-пакета в локальном кэше пакетов из того же репозитория через манипуляции с символическими ссылками внутри crate-а пакетов. Уязвимость проявляется только при работе со сторонними репозиториями пакетов и не затрагивает пользователей репозитория crates.io, так как в crates.io запрещена загрузка пакетов с символическими ссылками.

Дополнительно можно отметить публикацию (PDF) результатов анализа пригодности языка Rust для разработки прошивок для микроконтроллеров и встраиваемых систем с ограниченными ресурсами.
Исследование проведено компанией STMicroelectronics при участии нескольких европейских университетов. Двум изолированным командам разработчиков была поставлена задача по реализации одной и той же прошивки для микроконтроллеров STM32U585AI с ядром Arm Cortex-M33. Первая команда создавала прошивку на Си, а вторая на Rust.

Тестирование выполненной работы не выявило заметных преимуществ в использовании языка Си вместо Rust при разработке прошивок для микроконтроллеров при сравнении потребления памяти и производительности. Более того, задействование написанного на Rust системного runtime от открытого проекта Ariel OS позволило добиться потребления памяти в проекте на Rust ниже, чем в реализации на языке Си, использующей традиционный стек для разработки прошивок на базе библиотеки newlib.

Размер результирующей прошивки составил 84100 байт в проекте на Rust и 76744 байта в проекте на Си (на 10% меньше), но потребление оперативной памяти в прошивке на Rust оказалось значительно ниже — 24640 байтов против 42608 байтов. Что касается производительности, то при тестировании начальных прототипов, разработанных за 6 недель, реализация на Rust в два раза опережала, реализацию на Си, но обе реализации значительно отставали от расчётной максимальной производительности. После 4 недель, выделенных на оптимизацию, обе реализации достигли примерно одинакового результата, близкого к расчётному максимуму.

Fonte: opennet.ru