30.06.2022

Четвёртая редакция патчей для ядра Linux с поддержкой языка Rust

Мигель Охеда (Miguel Ojeda), автор проекта Rust-for-Linux, предложил для рассмотрения разработчиками ядра Linux четвёртый вариант компонентов для разработки драйверов устройств на языке Rust. Поддержка Rust рассматривается как экспериментальная, но уже согласована для включения в ветку linux-next и достаточно развита для начала работы по созданию слоёв абстракции над подсистемами ядра, а также для написания драйверов и модулей. Разработка финансируется компанией Google и организацией ISRG (Internet Security Research Group), которая является учредителем проекта Let’s Encrypt и способствует продвижению HTTPS и развитию технологий для повышения защищённости интернета.

Напомним, что предложенные изменения дают возможность использовать Rust в качестве второго языка для разработки драйверов и модулей ядра. Поддержка Rust преподносится как опция, не активная по умолчанию и не приводящая к включению Rust в число обязательных сборочных зависимостей к ядру. Использование Rust для разработки драйверов позволит с минимальными усилиями создавать безопасные и более качественные драйверы, избавленные от таких проблем как обращение к области памяти после её освобождения, разыменование нулевых указателей и выход за границы буфера.

Безопасная работа с памятью обеспечивается в Rust во время компиляции через проверку ссылок, отслеживание владения объектами и учёт времени жизни объектов (области видимости), а также через оценку корректности доступа к памяти во время выполнения кода. Rust также предоставляет средства для защиты от целочисленных переполнений, требует обязательной инициализации значений переменных перед использованием, лучше обрабатывает ошибки в стандартной библиотеке, применяет концепцию неизменяемости (immutable) ссылок и переменных по умолчанию, предлагает сильную статическую типизацию для минимизации логических ошибок.

В новом варианте патчей продолжено устранение замечаний, высказанных в процессе обсуждения первой, второй и третьей редакций патчей. В новой версии:

  • Осуществлён переход на использование в качестве эталонного компилятора стабильного выпуска Rust 1.58.0. Из необходимых для проекта изменений, который пока ещё не включены в основной состав инструментария Rust, отмечаются флаг «-Zsymbol-mangling-version=v0» (ожидается в Rust 1.59.0) и режим «maybe_uninit_extra» (ожидается в Rust 1.60.0).
  • Добавлены автоматические проверки наличия подходящего инструментария Rust и расширены возможности по тестированию поддержки Rust в системе.
  • Предложены новые абстракции для доступа из кода на языке Rust к таблицам идентификаторов устройств («IdArray» и «IdTable»).
  • Добавлены прослойки для обращения к функциям, связанным с таймером (clock framework).
  • Драйверы для платформ теперь определены через реализацию типажей.
  • Добавлен новый макрос для упрощения регистрации драйверов платформ, а также предложен новый шаблон типового драйвера.
  • Добавлены макросы для структур «dev_*».
  • Добавлены методы «{read,write}*_relaxed» для типа IoMem<T>.
  • Удалено свойство FileOpener для упрощения операций с файлами.
  • В число аргументов, передаваемых при регистрации драйвера, добавлен параметр «ThisModule».
  • Предложен типовой шаблон для создания модулей ядра на языке Rust.

Источник.