编译丨千山
相比Python、Java这样的主流语言,Rust可能还比较小众,但近两年其影响力和所受关注度却在与日俱增。
可以说,Rust正在进入更加成熟与扩大应用规模的阶段。在Rust的一众支持者中,微软可谓相当高调。
今年4月,在BlueHat IL 2023会议上,Windows操作系统安全总监David dwizzle Weston宣布 Rust 正式进入操作系统内核。如今,微软在拥抱Rust的道路上再次放出大招。
重写内核还不够,Windows已经开始有了适配Rust驱动的打算!昨天,微软突然在Github上开放一个重磅项目——windows-drivers-rs,它支持开发人员使用Rust为Windows开发驱动程序。这是操作系统内存安全编程的关键一步。
为此,Azure的CTO Mark Russinovich特意在X(推特)上发布了这个链接,并评论道:“致力于在Rust中实现Windows驱动程序的开发。”
微软对于Rust的看好可以追溯到多年以前。2019年7月,微软研究院发布了一份声明,希望“在漏洞发生之前消除一整类漏洞”,为内存安全语言提供了理由,并指出“满足这些要求的最有前途的新系统编程语言之一是最初由Mozilla发明的Rust编程语言”。
Rust语言的特性或者说其设计目标之一就是提供内存安全保证,避免出现内存泄漏、缓冲区溢出等问题。这一点是微软看重它的重要原因之一,此外,这门语言的并发性能也极为出色,它提供了轻量级的线程和异步编程模型,可以充分利用多核处理器的性能。
从现有公开资料来看,Windows的Rust改造始于2020年,由DWriteCore开始。DWriteCore 是 Windows 的DWrite引擎的Windows应用程序SDK实现,用于文本分析、布局和渲染。DWriteCore 现在由大约152000行Rust代码和大约96000行C++代码组成。
“说到语言,现在是时候停止用 C/C++ 启动任何新项目了,并在那些需要使用 non-GC 语言的场景中使用 Rust。为了安全性和可靠性,业界应该宣布弃用这些语言。”
这是去年Mark Russinovich在其社交账号上公开发布的动态。作为Azure CTO,他的言论一石激起千层浪。
随后C++之父 Bjarne Stroustrup的隔空回应又让这场辩论再添一丝火药味。“新的语言通常需要多年的时间和重大的努力,才能在其广泛的应用领域中与成熟的语言相媲美。发烧友们很少看到这一点,他们的评论往往是相当片面的。”
且不论这场battle结果如何,微软官方虽然没有明确表态,但在拥抱Rust的力度上却是在稳步推进的。
由于各种技术和历史原因,Windows主要是用C和C++编写的。“大多数用户模式代码现在都是用C++编写的,但大多数内核代码仍然是用C编写的。”
微软资深软件工程师Raymond Chen在2018年表示,尽管Windows 11从那时起就出现了,但在开发新版本时,操作系统并没有重写。硬件制造商使用Windows驱动工具包使他们的设备能够在Windows中工作,它仍然是一个C/ C++工具包。
而最新推出的名为windows-drivers-rs的项目带来了全新的可能性。
根据新的基于Rust的驱动工具包的发布说明,其目的是同时支持 WDM(Windows 驱动程序模型)和 WDF(Windows 驱动程序框架)。WDM 驱动程序级别较低,与操作系统紧密绑定,而 WDF 驱动程序通过框架库与系统交互。
该存储库包含Rust crate,允许开发人员使用WDM和WDF驱动程序开发模型创建Windows驱动程序。当前版本的存储库包含以下crate、库和宏集:wdk-build、wdk-sys、wdk、wdk-panic、wdk-alloc、wdk-macros。
发布说明还提到,该项目仍处于早期开发阶段,不建议用于商业用途。微软鼓励实验和反馈,并指出开发人员可以在GitHub讨论论坛上获得反馈。
之所以称为“早期”,是因为还面临诸多挑战,比如,如何处理异常。“对于Windows内核(以及一般的操作系统)来说,结构化异常处理是Windows开发的一个组成部分,也是让Rust成为Windows内核开发现实的真正障碍,”一名开发人员如是说。
Rust的错误处理机制中,错误分为两类:可恢复的和不可恢复的。Rust更喜欢使用Result变量报告可恢复的错误,并在出现不可恢复的错误时使用panic failure退出。但这种故障处理在内核代码中是不可取的,因为它们会导致系统崩溃。
开发人员Johnny Shaw引用Linux Torvalds的话说,在Linux内核(也采用Rust)的上下文中,“因为内核代码不同于随机的用户空间系统工具。内存不足绝对不能导致中止。它只需要导致错误返回。”Torvalds认为这是一个“根本问题”。
微软新存储库的早期代码包括如下注释:
// FIXME: Should this trigger Bugcheck via KeBugCheckEx?
这个问题说明,将Rust引入底层Windows代码不仅仅是为WDK api添加Rust语言绑定的问题。其牵涉的细节往往牵一发而动全身。
不过目前来看,内存安全问题在Windows的安全性和稳定性问题中占很大比重,转向Rust是一个可能的解决方案。而且从积极的意义上来说,随着内存安全编程的重要性愈发受到行业认可,业界对于Rust的探索会愈发深入,微软则会继续在保护原生代码的前提下探究在Rust中重构Windows的可能,进而为Rust的工程化实践添砖加瓦。
https://devclass.com/2023/09/25/microsoft-posts-early-stages-code-for-developing-windows-drivers-in-rust/
https://www.51cto.com/article/754545.html
本文链接:http://www.28at.com/showinfo-26-11867-0.html停止用C++启动任何新项目!微软力推Rust重构Windows!
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