第三届中国 Rust 开发者大会 王俊吉 RustBelt - Rust 的形式化语义模型 Outline Background • RustBelt Project • Rust Types Overview Rust Semantics • Type System • The own Predict • Exclusive Ownership & Mutable Borrow

第三届中国Rust开发者大会 组件化驱动、ROM运行环境与RustSBI 洛佳 华中科技大学 网络空间安全学院 2023年6月 本次演讲…… 关于我…… • 笔名洛佳 • 华中科技大学网络空间安全学院研一 在读（导师：周威老师） • 研究方向：物联网安全、系统安全 • 热爱开源，乐于尝试新技术 • RustSBI项目维护者 • 致力于向科研、教学和产业界推广 Rust语言 Rust语言 汲取Rust嵌入式和操作系统生态经验，总 结而成的新一代驱动开发方法。动、静态 基地址结合，高灵活性；一次开发，同时 复用于嵌入式、固件和内核中。 # 组件化驱动 合理利用嵌入式、桌面和服务器芯片片内 ROM代码，构造零开销的运行环境。进一 步地，可完成安全引导、安全镜像分发和 通常的嵌入式开发等功能。 # ROM运行环境 # 2023年的RustSBI 作为RISC-V 作为RISC-V SBI固件的RustSBI，2023年 将与UEFI、LinuxBoot擦出火花。在驱 动、环境和SBI接口的基础上，提供快速 实现具体引导流程的解决方案。 目录 组件化驱动 第 01 部分 什么是组件化驱动？ 运 用 生 命 周 期 、可 变 性 等 最 新 的 编 程 语 言 理 论 成 果 ，构 造 适 应 开 发 需 求 的 驱 动 程 序 。可 结 合 过 程 宏 等 工

第三届中国 Rust 开发者大会 安全高效的二进制序列化 Daniel Wang @ NEAR Borsh • 运行、编码效率 • 确定性 • 跨平台兼容性 二进制序列化的问题 Binary Object Representation Serializer for Hashing • 字节级别确定性 • 执行速度快 Borsh • 轻量级 • 每一个对象与其二进制表示之间都存在一个双射映射 borsh 并没有使用 serde • 全部逻辑原生实现 • 序列化、反序列化速度大幅领先其他解决方案 执行速度 执行速度 benchmark 执行速度 benchmark 执行速度 benchmark 执行速度 benchmark • 编译后的体积更小 • borsh 序列化后的二进制更精简 轻量级 序列化结果体积对比 Borsh 基本用法 Case Study NEAR NEAR 智能合约 Case Study Solana 智能合约 Case Study • non self-describing • 保证序列化后的二进制唯一性和确定性 • 主要序列化规则 Borsh 规范 • 整数采用低字节序（ little endian) 存储 • 对于动态长度的集合，先用一个 u32 存储集合 size • 对于原本无序的集合（如 hashmap ），存储时使用

不存在未初始化的变量。 – 不存在“双重释放”。 – 不存在“释放后使用”。 – 不存在 NULL 指针。 – 不存在被遗忘的互斥锁。 – 不存在线程之间的数据竞争。 – 不存在迭代器失效。 • 没有未定 的运行 行 ：每个 Rust 语句的行为都有明确定义 – 数组访问有边界检查。 – 整数溢出有明确定义（panic 或回绕）。 • 代 言功能：具有与高级语言一样丰富且人性化的表达能力 – Pattern matching: extracting data from structures. • 方法：将函数与类型相关联。 • 特征：多个类型所共有的行为。 • 泛型：对其他类型进行类型参数化。 • 标准库类型和特征：探索 Rust 丰富的标准库。 时间表 Including 10 minute breaks, this session should take about 2 hours }", p1, p2); } 派生功能是通过宏实现的，并且许多 crate 提供有用的派生宏，以添加实用功能。例如，serde 可以使用 #[derive(Serialize)] 为结构体派生序列化支持。 13.4 Exercise: Logger Trait Let's design a simple logging utility, using a trait Logger with a

在读本科生 在读研究生 已工作 52% 18% 30% Rust 语言编程 RISC-V 体系结构 rCore/uCore 大实验 ArceOS 组件化OS Rust for Linux Hypervisor 虚拟化 面向高校和企业 工程师开放报名 （2周） 四个阶段的培训课程 逐级培养选拔 （12周） 50% 20% 8% 来北京实习 考研深造 进入企业工作 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 • 4.1 ～ 6.30 共3个月 • 暑期实习生计划 重要成果 • 2022：陈林峰《rCore 的龙芯平台移植》 • 2022：唐洪雨《基于Rust语言的嵌入式实时操作系统RFreeRTOS的移植》 • 2022：朱懿《zCore 操作系统容器化的探索》 • 2022：米明恒《操作系统调试器VSCode插件系统架构设计与实现》 • 2023：周子琪/周毅《ArceOS在华山派CV1811H上的移植》 • 2023：齐呈祥《hypercraft

对系统安全和内存安全的强需求 重点项目&热门领域 • 大数据 • 云计算 • 物联网 • 航空航天 • 超级计算机 • 科学运算/机器学习 • 图形图像处理 • 虚拟现实 ……都有系统编程的身影 • 操作系统 • 虚拟机/容器 • 数据库 • 3D游戏引擎 • 网络服务器 • 浏览器引擎 • 编译器、解释器 • 三维建模/动画/渲染 数据中心 • CPU/GPU • 内存/硬盘 • Minimal Runtime Overhead 系统编程+零运行时+内存安全 • 极小的运行时开销（与C语言相当） • Zero-cost abstractions • 无垃圾收集器（GC） • 无虚拟机（JVM/.Net） • 无解释器（Python/JS） • 运行效率很高（与C语言相当） • 充分高效利用CPU和内存等系统资源 零运行时 零开销原则/zero-overhead principle 庄振运《OS造成的长时间非典型JVM GC停顿：深度分析和 解决》 • 陶春华《Golang在BaiduFrontEnd的应用》 • 俞育才《最优化 Spark 应用的性能—使用低成本的层次 化方案加速大数据处理》 ……与其研究怎样优化GC、提高运行性能 ……不如考虑干掉GC，永绝后患 Static and dynamic dispatch trait Run { fn run(&self);

Python 代码翻译 栈式虚拟机 Rust 编译器 KCL 编译器架构升级 Source Code AST LLVM IR Native/WASM Source Code AST Bit code VM Source Code Python code Pros Cons 简单易上手 生态丰富 研发效率高 性能问题 无法满足自动化系统需求 稳定性问题 错误恢复: 不完整代码的编译 • 代码补全 • 错误代码的语义分析 2. 增量编译 • 大规模场景下的编译优化和 IDE 性能提升 • 编译粒度： 项目 -> 文件 -> 函数/定义 3. 结构化语义模型(Structured Semantic Model) • Using the tree as a store for semantic info is convenient in traditional

第三届中国Rust开发者大会 Rust在物理引擎研发中的应用 崔汉青 Motphys CEO Motphys 驱动虚拟世界的全部运动 体验 应用 基础应用： 内容生成工具、 交易市场等 基础硬件： 5G/6G、 半导体、 VR/AR等 基础软件： 渲染引擎、 动作物理引擎等 静态表现力 动态表现力 渲染技术 动作物理技术 动作技术 Motion 物理技术 Physics – 保证所有目标平台计算结 果完全一致 具备分布式能力 – 通过横向扩展突破单 机物理算力的上限 Motphys 物理引擎的设计目标 Rust 的性能和 C/C++ 比肩，支持 SIMD 优 化，满足苛求性能的引擎研发需求； Rust 的零开销抽象甩掉了复杂设计的性能包袱 # 高性能 Rust 在不损耗性能的情况下，其优秀的语 法设计保证了语言的强大表达力：用更少 的代码写更多的功能 # Point/Vector… • derive serde • 可自定义serializer/deserializer，灵活度高 • Pure rust win Pure Rust message 为了低延迟 • 序列化 • 不考虑版本兼容性 • 不带字段描述信息 • 仅支持primitives, Vec, 以及它们的组合嵌套 • 分布式物理引擎的计算和IO都很重要 • 计算线程和IO线程分离，各自绑定CPU核心

愿这本书在你的脑海中轻轻响起，留下独特而深刻的旋律。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 2 0.1 关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java、C#、Go、Swift、JavaScript、TypeScript、Dart、 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /** * 多行 * 注释 */ 0.2.2 在动画图解中高效学习 相较于文字，视频和图片具有更高的信息密度和结构化程度，更易于理解。在本书中，重点和难点知识将主 要通过动画以图解形式展示，而文字则作为解释与补充。 如果你在阅读本书时，发现某段内容提供了如图 0‑2 所示的动画图解，请以图为主、以文字为辅，综合两者 代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。 图 0‑6 Python 代码的可视化运行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 8 0.2.4 在提问讨论中共同成长

愿这本书在你的脑海中轻轻响起，留下独特而深刻的旋律。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 2 0.1 关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java、C#、Go、Swift、JavaScript、TypeScript、Dart、 内容注释，用于详解代码 /** * 多行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 5 * 注释 */ 0.2.2 在动画图解中高效学习 相较于文字，视频和图片具有更高的信息密度和结构化程度，更易于理解。在本书中，重点和难点知识将主 要通过动画以图解形式展示，而文字则作为解释与补充。 如果你在阅读本书时，发现某段内容提供了如图 0‑2 所示的动画图解，请以图为主、以文字为辅，综合两者 代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。 图 0‑6 Python 代码的可视化运行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 8 0.2.4 在提问讨论中共同成长