30.06.2022

Пятая редакция патчей для ядра Linux с поддержкой языка Rust

Мигель Охеда (Miguel Ojeda), автор проекта Rust-for-Linux, предложил для рассмотрения разработчиками ядра Linux пятый вариант компонентов для разработки драйверов устройств на языке Rust. Поддержка Rust рассматривается как экспериментальная, но уже включена 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, третьей и четвёртой редакций патчей. В новой версии:

  • В систему непрерывной интеграции на базе поддерживаемого компанией Intel бота 0DAY/LKP добавлена проверка компонентов для поддержки Rust и началась публикация отчётов о тестировании. Готовится интеграция поддержки Rust в систему автоматизированного тестирования KernelCI. Тестирование на базе GitHub CI переведено на использование контейнеров.
  • Модули ядра на Rust избавлены от необходимости определения crate-атрибутов «#![no_std]» и «#![feature(…)]».
  • Добавлена поддержка единичных сборочных целей (.o, .s, .ll и .i).
  • В рекомендациях по оформлению кода определены правила в отношении разделения комментариев («//») и документирования кода («///»).
  • Переработан скрипт is_rust_module.sh.
  • Добавлена поддержка статических (глобальных общих переменных) примитивов синхронизации, основанных на реализации «CONFIG_CONSTRUCTORS».
  • Упрощено управление блокировками: Guard и GuardMut объединены и один параметризованный тип.
  • Предоставлена возможность определения дополнительных параметров при регистрации устройств.
  • Добавлена абстракция «RwSemaphore», выступающая в роли обвязки над Си-структурой rw_semaphore.
  • Для использования mmap добавлен новый модуль mm и абстракция VMA (обвязка над структурой vm_area_struct).
  • Драйвер GPIO PL061 переведён на использование макроса «dev_*!».
  • Проведена общая чистка кода.

Источник.