מהדורה שלישית של תיקונים עבור ליבת לינוקס עם תמיכה בשפת Rust

Miguel Ojeda, מחבר פרויקט Rust-for-Linux, הציע אפשרות רכיב שלישי לפיתוח מנהלי התקנים בשפת Rust עבור מפתחי ליבת לינוקס לשקול. תמיכת חלודה נחשבת ניסיונית, אך כבר סוכמה להכללה בענף ה-linux-next. הפיתוח ממומן על ידי גוגל ו-ISRG (Internet Security Research Group), המייסדת את פרויקט Let's Encrypt ומקדמת HTTPS ופיתוח טכנולוגיות לשיפור אבטחת האינטרנט.

נזכיר כי השינויים המוצעים מאפשרים להשתמש ב- Rust כשפה שנייה לפיתוח מנהלי התקנים ומודולי ליבה. תמיכת Rust מוצגת כאפשרות שאינה מופעלת כברירת מחדל ואינה גורמת לכך ש- Rust נכלל כתלות בנייה נדרשת עבור הליבה. שימוש ב-Rust לפיתוח מנהלי התקנים יאפשר לך ליצור דרייברים בטוחים וטובים יותר במינימום מאמץ, ללא בעיות כגון גישה לזיכרון לאחר שחרור, הפניות מצביעות אפסיות וחריגות מאגר.

בטיחות זיכרון מסופקת ב-Rust בזמן הקומפילציה באמצעות בדיקת התייחסות, מעקב אחר בעלות על אובייקט ומשך חיי אובייקט (היקף), וכן באמצעות הערכה של נכונות הגישה לזיכרון במהלך ביצוע קוד. Rust מספקת גם הגנה מפני הצפת מספרים שלמים, דורשת אתחול חובה של ערכי משתנים לפני השימוש, מטפלת בשגיאות טוב יותר בספרייה הסטנדרטית, מיישמת את הרעיון של הפניות ומשתנים בלתי ניתנים לשינוי כברירת מחדל, מציעה הקלדה סטטית חזקה כדי למזער שגיאות לוגיות.

הגרסה החדשה של התיקונים ממשיכה לבטל את ההערות שהועלו במהלך הדיון על הגרסה הראשונה והשנייה של התיקונים. השינויים הבולטים ביותר:

• בוצע מעבר לשימוש במהדורה היציבה של Rust 1.57 בתור מהדר הפניות וניתן קישור למהדורה המיוצבת של שפת Rust 2021. בעבר, תיקונים נקשרו לענף הבטא של Rust והשתמשו בכמה תכונות שפה סווגו כלא יציבים. המעבר למפרט Rust 2021 אפשר לנו ליזום עבודה כדי להימנע משימוש בתכונות לא יציבות כאלה בתיקונים כמו const_fn_transmute, const_panic, const_unavailable_unchecked ו-core_panic ו-try_reserve.
• הפיתוח של גרסת ההקצאה של ספריית Rust הכלולה בתיקונים נמשך, ושונתה כדי לפטור את פונקציות הקצאת הזיכרון מהיצירה האפשרית של מצב ה"פאניקה" כאשר מתרחשות שגיאות, כגון חסר זיכרון. הגרסה החדשה מיישמת את האפשרויות "no_rc" ו-"no_sync" כדי להשבית פונקציונליות שאינה בשימוש בקוד Rust Rust, מה שהופך את הספרייה למודולרית יותר. העבודה נמשכת עם מפתחי alloc הראשיים, שמטרתה להעביר את השינויים הדרושים לליבה לספרייה הראשית. האפשרות "no_fp_fmt_parse", הנדרשת כדי שהספרייה תעבוד ברמת הקרנל, הועברה לספריית הבסיס Rust (הליבה).
• הקוד נוקה כדי להיפטר מאזהרות מהדר אפשריות בעת בניית הליבה במצב CONFIG_WERROR. בעת בניית קוד ב- Rust, מצבי אבחון נוספים של מהדר ואזהרות Clippy linter מופעלים.
• הפשטות מוצעות לשימוש בקוד Rust עבור seqlocks (נעילות רצף), קריאות התקשרות לניהול צריכת חשמל, זיכרון קלט/פלט (readX/writeX), מטפלי פסיקות ו-threads, GPIO, גישה להתקנים, מנהלי התקנים ואישורים.
• הכלים לפיתוח מנהלי התקנים הורחבו וכוללים מוטקסים שניתנים למיקום מחדש, איטרטורי סיביות, חיבורי מצביעים פשוטים, אבחון תקלות משופר ותשתית בלתי תלויה באפיק נתונים.
• עבודה משופרת עם קישורים באמצעות סוג Ref פשטני, המבוסס על ה-backend refcount_t, המשתמש ב-kernel API באותו שם לספירת הפניות. התמיכה בסוגי Arc ו-Rc הניתנים בספריית alloc הסטנדרטית הוסרה ואינה זמינה בקוד המופעל ברמת הקרנל (הוכנו אפשרויות לספרייה עצמה המשביתות סוגים אלו).
• התיקונים כוללים גרסה של מנהל ההתקן PL061 GPIO, שנכתב מחדש ב- Rust. תכונה מיוחדת של הדרייבר היא שהטמעתו כמעט שורה אחר שורה חוזרת על דרייבר ה-GPIO הקיים בשפת C. למפתחים שרוצים להכיר את יצירת דרייברים ב-Rust, הוכנה השוואה שורה אחר שורה המאפשרת להבין לאילו מבנים ב-Rust מומר קוד C.
• בסיס הקוד הראשי של Rust אימץ את rustc_codegen_gcc, קצה אחורי של rustc עבור GCC שמיישם קומפילציה מראש (AOT) באמצעות ספריית libgccjit. עם פיתוח נכון של ה-backend, זה יאפשר לך לאסוף את קוד ה-Rust המעורב בליבה באמצעות GCC.
• בנוסף ל-ARM, Google ו-Microsoft, Red Hat הביעה עניין בשימוש בשפת Rust בליבת לינוקס. נזכיר שגוגל מספקת תמיכה ישירה לפרויקט Rust for Linux, מפתחת יישום חדש של מנגנון התקשורת הבין-תהליכים של Binder ב-Rust, ושוקלת את האפשרות לעבד דרייברים שונים ב-Rust. מיקרוסופט החלה ליישם דרייברים עבור Hyper-V ב- Rust. ARM פועלת לשיפור תמיכת חלודה עבור מערכות מבוססות ARM. IBM הטמיעה תמיכת Rust בקרנל עבור מערכות PowerPC.

מקור: OpenNet.ru