尝试用RUST写教学操作系统 向勇、陈渝 清华大学计算机系 20181123 1 背景 • 用什么语言写操作系统？ – 汇编 – C – C++ – GO – RUST – … 2 3 各位老师所教的课程信息统计 计算机组成原理 编译原理 操作系统 其他 A B C D 提交 多选题 1分 此题未设答案 我们的尝试-教学操作系统ucore 7 我们的尝试-系统类课程的协调 8 用RUST写操作系统： 2018年春季操作系统课 http://os.cs.tsinghua.edu.cn/oscourse/OS2018spring/projects#A.2Bi.2F56C4u.2Bi6FbnpqMkAli6Q- 9 用RUST写操作系统： 2018年秋季操作系统专题训练课 18 RUST对Linux安全漏洞的安全性增强(2) 19 正在进行的工作 • 形成一组基于RustOS的操作系统课实验 https://rucore.gitbook.io/rust-os-docs/bootloader 20 后续工作 • 适合操作系统开发的语言剪裁 – 汇编 – C – Rust – … – 什么是适合内核开发的语言特征？ 21 22

第三届中国Rust开发者大会 Rust OS 开源操作系统训练营的教与学 李明 清华大学 2023-6-17 Rust China Conf 2023 Rust OS 开源操作系统训练营的教与学 1 Rust OS 开源训练营的起因和发展 Title Title Title 开源操作系统训练营的起源（2020年） 陈渝老师 向勇老师 OS Tutorial Summer 训练营的愿景和目标 目标 愿景 核心产出 探索新一代安全高性能操作系统的设计与构建 影响并培养更多的人学会写操作系统 每年为高校和企业培养1000名操作系统开发人才 参加训练营要回答的三个问题 你为什么要来参加这个活动？ 为什么要以开源 的方式来参与？ 我们如何能把这些 知识技能学到？ Rust OS 开源操作系统训练营的教与学 2 开源训练营的总体规划和教学实践 教什么？怎么学？ RISC-V体系结构 一阶段 完成94道Rustlings编程题 （2周） OS 大实验 rCore/uCore 内核 二阶段 完成5个OS编程大实验 （2周） ArceOS 组件化 操作系统 三阶段 Hypervisor 虚拟化技术 四阶段 完成1个OS组件或驱动 （4周） 完成1个硬件虚拟化适配 （4周） 台阶式向上迈进 训练营的教学/实习安排 • 春夏季训练营

java 的包管理系统大大不同，很容 易给人造成困惑。 最主要原因是： 1.Rust 的模块支持层级结构，但这种层级结构本身与文件系统目录的层级结构 是解耦的。 因为 Rust 本身可用于操作系统的开发。 开发者需要自己去定义路径，定义 mod 的层级关系，配合 rust 的默认约定。这 点和 java，go 开发完全不同，在面向 vm 的语言中这些都不需要考虑。 2.Rust 的 加载外部库 外部库是通过 extern crate xxx; 这样来引入的。 至于为何 Rust 要这样设计，有以下几个原因： 1.Rust 本身模块的设计是与操作系统文件系统目录解耦的，因为 Rust 本身可 用于操作系统的开发； 2.Rust 中的一个文件内，可包含多个模块，直接将 a::b::c::d 映射到 a/b/c/d.rs 会引起一些歧义； 3.Rust 一切从安全性 8、16、32、64 及 size。 因为浮点类型最少只能用 32 位来表示，因此只能有 f32 和 f64 来表示。 2.4.2.3 自适应类型 isize 和 usize 取决于你的操作系统的位数。简单粗暴一点比如 64 位电脑上就 是 64 位，32 位电脑上就是 32 位。 但是需要注意的是，不能因为电脑是 64 位的，而强行将它等同于 64，也就是 说 isize != i64，任何情况下你都需要强制转换。

内联错误信息功能。 通过使用 Rust 生态系统中丰富的工具，开发者在编写系统级代码时可以更加高效。 学生 Rust 适合学生群体，也适合有兴趣学习系统概念的人。许多人通过 Rust 学习了操作系统开发 等主题。社区对学生问题非常欢迎并乐于回答。通过类似这本书以及其他内容的努力，Rust 团队希望使系统概念能为更多人所易于理解，特别是编程新手。 公司 数百家大小规模的公司在生产环境中使用 Hello, world! 在 Windows 上，输入命令 .\main.exe，而不是 ./main： > rustc main.rs > .\main Hello, world! 不管使用何种操作系统，终端应该打印字符串 Hello, world!。如果没有看到这些输出，回到 安装部分的 “故障排除” 小节查找有帮助的方法。 如果 Hello, world! 出现了，恭喜你！你已经正式编写了一个 Cargo 创建项目 我们使用 Cargo 创建一个新项目，然后看看与上面的 “Hello, world!” 项目有什么不同。回到 projects 目录（或者你存放代码的目录）。接着，可在任何操作系统下运行以下命令： $ cargo new hello_cargo $ cd hello_cargo 第一行命令新建了名为 hello_cargo 的目录和项目。我们将项目命名为 hello_cargo，同时

使用 “str”和“String” UTF-8 用 Rust 进行文本处理 “CStr”和“CString” 以空字符结尾 与 C 函数通信 “OsStr”和“OsString” 特定于操作系统 与操作系统通信 您将在以下所有类型之间进行转换： • 将 &str 转换为 CString：您需要为尾随\0 字符分配空格， • 将 CString 转换为 \*const i8：您需要一个指针来调用 有许多相似之处，后者是 Blaze 的开源变体（在 google3 中使用）。 • 我们计划逐渐在 Android，ChromeOS 和 Fuchsia 中采用 Bazel 进行开发。 • 对所有 Rust 操作系统开发者而言，了解类似 Bazel 的构建规都很有用。 • 趣味小知识：《星际迷航》中的数据是 Soong 类型的 Android。 188 33.1 Rust 二进制文件 让我们从一个简单的应用程序开始。在 Rust 基础知识的人员（例如已学完 Comprehensive Rust），最好也有一些使用其他语言（例如 C）进行裸机编程的经验。 今天，我们将探讨 bare-metal Rust：即在没有操作系统支持的情况下运行 Rust 代码。该部分主要分 为以下内容： • 什么是 no_std Rust？ • 编写微控制器固件。 • 为应用处理器编写引导加载程序 / 内核代码。 • 有助于裸机 Rust

，用于表示各种语言的字母、标点符号甚至表情符号等。 ‧ 布尔类型 bool ，用于表示“是”与“否”判断。 基本数据类型以二进制的形式存储在计算机中。一个二进制位即为 1 比特。在绝大多数现代操作系统中，1 字节（byte）由 8 比特（bit）组成。 基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小。下面以 Java 为例。 ‧ 整数类型 byte 占用 1 字节 = 8 比特，可以表示 28 的字符串 str 。 ‧ C 和 C++ 未明确规定基本数据类型的大小，而因实现和平台各异。表 3‑1 遵循 LP64 数据模型，其用于 包括 Linux 和 macOS 在内的 Unix 64 位操作系统。 ‧ 字符 char 的大小在 C 和 C++ 中为 1 字节，在大多数编程语言中取决于特定的字符编码方法，详见“字 符编码”章节。 ‧ 即使表示布尔量仅需 1 位（0 或 1），它在内存中通常也存储为 位的编码就足以表示所有的 Unicode 字符了。 ‧ C# 使用 UTF‑16 编码，主要是因为.NET 平台是由 Microsoft 设计的，而 Microsoft 的很多技术（包 括 Windows 操作系统）都广泛使用 UTF‑16 编码。 由于以上编程语言对字符数量的低估，它们不得不采取“代理对”的方式来表示超过 16 位长度的 Unicode 字符。这是一个不得已为之的无奈之举。一方面，包含代理对的字符串中，一个字符可能占用

，用于表示各种语言的字母、标点符号甚至表情符号等。 ‧ 布尔类型 bool ，用于表示“是”与“否”判断。 基本数据类型以二进制的形式存储在计算机中。一个二进制位即为 1 比特。在绝大多数现代操作系统中，1 字节（byte）由 8 比特（bit）组成。 基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小。下面以 Java 为例。 ‧ 整数类型 byte 占用 1 字节 = 8 比特，可以表示 28 的字符串 str 。 ‧ C 和 C++ 未明确规定基本数据类型的大小，而因实现和平台各异。表 3‑1 遵循 LP64 数据模型，其用于 包括 Linux 和 macOS 在内的 Unix 64 位操作系统。 ‧ 字符 char 的大小在 C 和 C++ 中为 1 字节，在大多数编程语言中取决于特定的字符编码方法，详见“字 符编码”章节。 ‧ 即使表示布尔量仅需 1 位（0 或 1），它在内存中通常也存储为 位的编码就足以表示所有的 Unicode 字符了。 ‧ C# 使用 UTF‑16 编码，主要是因为.NET 平台是由 Microsoft 设计的，而 Microsoft 的很多技术（包 括 Windows 操作系统）都广泛使用 UTF‑16 编码。 由于以上编程语言对字符数量的低估，它们不得不采取“代理对”的方式来表示超过 16 位长度的 Unicode 字符。这是一个不得已为之的无奈之举。一方面，包含代理对的字符串中，一个字符可能占用

，用于表示各种语言的字母、标点符号甚至表情符号等。 ‧ 布尔类型 bool ，用于表示“是”与“否”判断。 基本数据类型以二进制的形式存储在计算机中。一个二进制位即为 1 比特。在绝大多数现代操作系统中，1 字节（byte）由 8 比特（bit）组成。 基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小。下面以 Java 为例。 ‧ 整数类型 byte 占用 1 字节 = 8 比特，可以表示 28 的字符串 str 。 ‧ C 和 C++ 未明确规定基本数据类型的大小，而因实现和平台各异。表 3‑1 遵循 LP64 数据模型，其用于 包括 Linux 和 macOS 在内的 Unix 64 位操作系统。 ‧ 字符 char 的大小在 C 和 C++ 中为 1 字节，在大多数编程语言中取决于特定的字符编码方法，详见“字 符编码”章节。 ‧ 即使表示布尔量仅需 1 位（0 或 1），它在内存中通常也存储为 位的编码就足以表示所有的 Unicode 字符了。 ‧ C# 使用 UTF‑16 编码，主要是因为.NET 平台是由 Microsoft 设计的，而 Microsoft 的很多技术（包 括 Windows 操作系统）都广泛使用 UTF‑16 编码。 由于以上编程语言对字符数量的低估，它们不得不采取“代理对”的方式来表示超过 16 位长度的 Unicode 字符。这是一个不得已为之的无奈之举。一方面，包含代理对的字符串中，一个字符可能占用

联错误信息功 能。 通过使用 Rust 生态系统中丰富的工具，开发者在编写系统级代码时可以更加高效。 学生 Rust 适合学生群体，也适合有兴趣学习系统概念的人。许多人通过 Rust 学习了操作系统开发 等主题。社区对学生问题非常欢迎并乐于回答。通过类似这本书以及其他内容的努力，Rust 团队希望使系统概念能为更多人所易于理解，特别是编程新手。 公司 数百家大小规模的公司在生产环境中使用 Rust world! 在 Windows 上，输入命令 .\main.exe ，而不是 ./main ： > rustc main.rs > .\main.exe Hello, world! 不管使用何种操作系统，终端应该打印字符串 Hello, world! 。如果没有看到这些输出，回到 安装部分的 “故障排除” 小节查找有帮助的方法。 如果 Hello, world! 出现了，恭喜你！你已经正式编写了一个 使用 Cargo 创建项目 我们使用 Cargo 创建一个新项目，然后看看与上面的 “Hello, world!” 项目有什么不同。回到 projects 目录（或者你存放代码的目录）。接着，可在任何操作系统下运行以下命令： $ cargo new hello_cargo $ cd hello_cargo 第一行命令新建了名为 hello_cargo 的目录和项目。我们将项目命名为 hello_cargo，同时

Rust 中国大会第十届 Rust 处于起步阶段 中文圈学习资料或书籍少，有部分是翻译国外产品，能 不能中国人向国外输出作品 Rust 缺少学习资源 Rust 未来大有可为 Rust 在操作系统，数据库，各种框架和工具上应用范围 广 写作动机 当情况不明时，抱着一个纯粹的目标干事就行了，其他 的留给时间检验。不懂就学，技术写作更像一种共创， 要反复总结和修改 ( 费曼学习法 ) 。