מסגרת לכתיבת מנהלי התקנים מאובטחים עבור ליבת לינוקס ב- Rust

ג'וש טריפלט, שעובד באינטל ונמצא בוועדה המפקחת על הפיתוח של Crates.io, נואם בפסגת הטכנולוגיה בקוד פתוח הגישו קבוצת עבודה שמטרתה להביא את שפת Rust לשוויון עם שפת C בתחום תכנות מערכות.

בקבוצת עבודה שנמצאת בתהליך יצירה, מפתחי Rust, יחד עם מהנדסים מאינטל, יכינו מפרטים המגדירים את הפונקציונליות שיש להטמיע ב-Rust עבור תכנות מערכות. תכנות מערכת דורשת לעתים קרובות מניפולציה ברמה נמוכה, כגון ביצוע הוראות מעבד מורשות וקבלת מידע מפורט על מצב המעבד. מבין התכונות הדומות שכבר פותחו עבור Rust, יש לציין תמיכה במבנים ללא שם, איגודים, תוספות של שפת assembly (המאקרו "asm!") ופורמט מספר הנקודה הצפה BFLOAT16.

ג'וש מאמין שעתיד תכנות המערכת שייך ל-Rust, ושפת ה-C במציאות המודרנית תובעת את המקום שבשנים עברו נכבש על ידי Assembly. חֲלוּדָה
לא רק משחרר מפתחים מהבעיות הגלומות בשפת C המתעוררות עקב עבודה ברמה נמוכה עם זיכרון, אלא גם מספק את ההזדמנות להשתמש בו בפיתוח פרדיגמות תכנות מודרניות.

במהלך דיונים הופעות
ג'וש הגה את הרעיון להוסיף את היכולת לפתח דרייברים בליבת לינוקס בשפת Rust, מה שיאפשר ליצור דרייברים בטוחים וטובים יותר במינימום מאמץ, ללא בעיות כמו גישה לזיכרון לאחר השחרור, null הפניות מצביעים וחריגות מאגר.

גרג קרוה-הרטמן, שאחראי על תחזוקת הענף היציב של ליבת הלינוקס, הביע את נכונותו להוסיף מסגרת לפיתוח דרייברים בשפת Rust לקרנל אם יש לה יתרונות אמיתיים על פני C, למשל, היא תספק מאובטחת כריכות על פני Kernel API. בנוסף, גרג מחשיב את המסגרת הזו רק כאופציה, לא פעילה כברירת מחדל, כדי לא לכלול את Rust כתלות בבנייה בקרנל.

התברר שכמה צוותים כבר פועלים בכיוון הזה. לדוגמה, מפתחים מחברת "דג בחבית" מוּכָן ערכת כלים לכתיבת מודולים הניתנים לטעינה עבור ליבת לינוקס בשפת Rust, תוך שימוש בסט של שכבות מופשטות על פני הממשקים ומבני הקרנל כדי להגביר את האבטחה. שכבות נוצרות אוטומטית על סמך קבצי כותרות הליבה הקיימים באמצעות כלי השירות bindgen. קלנג משמש לבניית שכבות. בנוסף לשכבות הביניים, המודולים המורכבים משתמשים בחבילת staticlib.

מַקְבִּיל מתפתח פרויקט נוסף התמקד בפיתוח מנהלי התקנים עבור מערכות משובצות והתקני IoT, אשר משתמש גם ב-bindgen ליצירת שכבות המבוססות על קבצי כותרות ליבה. המסגרת מאפשרת לשפר את אבטחת הדרייברים מבלי לבצע שינויים בקרנל - במקום ליצור רמות בידוד נוספות למנהלי התקנים בקרנל, מוצע לחסום בעיות בשלב ההידור, באמצעות שפת Rust המאובטחת יותר. ההנחה היא שגישה כזו עשויה להיות מבוקשת על ידי יצרני ציוד המפתחים דרייברים קנייניים בחיפזון מבלי לבצע ביקורת ראויה.

עדיין לא כל הפונקציונליות המיועדת יושמה, אבל המסגרת כבר מתאימה למדי לעבודה ושימשה לכתיבת מנהל התקן עובד לבקר LAN9512 USB Ethernet המסופק בלוח Raspberry Pi 3. מנהל ההתקן הקיים smsc95xx, נכתב על ידי ב שפת ג. יצוין כי גודל המודול והתקורה מרכיבי זמן ריצה בעת פיתוח דרייבר ב-Rust אינם משמעותיים, מה שמאפשר להשתמש ב-framework עבור מכשירים בעלי משאבים מוגבלים.

מקור: OpenNet.ru