开源观察｜操作系统

用 Rust 实现的低级 NTFS 文件系统库

NTFS是所有 Windows 版本中的主要文件系统（从 1993 年的 Windows NT 3.1 开始）。此板条箱适用于 Windows 2000 到当前 Windows 11 中使用的 NTFS 3.x 版本。

crate 是no_std兼容的，因此可用于从固件级代码到用户模式应用程序。

Rust for Linux 第四次补丁提审

补丁的具体细节可以在Linux 邮件列表中找到：

RFC: https://lore.kernel.org/lkml/20210414184604.23473-1-ojeda@kernel.org/
v1: https://lore.kernel.org/lkml/20210704202756.29107-1-ojeda@kernel.org/
v2: https://lore.kernel.org/lkml/20211206140313.5653-1-ojeda@kernel.org/
v3: https://lore.kernel.org/lkml/20220117053349.6804-1-ojeda@kernel.org/

第二次补丁改进摘要可参考：Rust for Linux 源码导读 | Ref 引用计数容器。

第三次补丁改进摘要：

对 Rust 的支持有一些改进：
- 升级到 Rust 1.58.0
- 增加了自动检测来判断是否有合适的 Rust 可用工具链（CONFIG_RUST_IS_AVAILABLE，用于替换HAS_RUST）
- 移除!COMPILE_TEST
- 其他构建系统的改进
- 文档改进
- 需要的不稳定功能之一，-Zsymbol-mangling-version=v0，在 1.59.0 中变得稳定。另一个，“maybe_uninit_extra”，将在 1.60.0 中。
对抽象和示例驱动程序的一些改进：
- 加了将在总线中使用的“IdArray”和“IdTable”，以允许驱动程序指定在编译时保证为零终止（zero-terminated）的设备 ID 表。
- 更新了 amba 以使用新的常量设备 ID 表支持。
- 初始通用时钟框架抽象。
- 平台驱动程序现在通过实现特质（trait）来定义。包括用于简化平台驱动程序注册的新宏和新示例/模板。
- dev_* 打印宏。
- IoMem<T> 的{read,write}*_relaxed 方法。
- 通过删除 FileOpener 来简化文件操作。
- 在驱动程序注册的参数中添加了“ThisModule”。
- 添加用 Rust 编写的树外 Linux 内核模块的基本模板： [https ://github.com/Rust-for-Linux/rust-out-of-tree-module](https ://github.com/Rust-for-Linux/rust-out-of-tree-module)

第四次补丁改进摘要：

基础设施更新：
- 整合 CI : 英特尔 0DAY/LKP 内核测试机器人 / kernelCI/ GitHub CI
- 内核模块不需要写 crate 属性，#![no_std] 和 #![feature(...)] 不再存在，删除样板。
- 添加了单目标支持，包括.o、.s、.ll和.i（即宏扩展，类似于 C 预处理源）。
- 对helpers.c文件的解释和对helpers的许可和导出的许可。
- 文档Logo现在基于矢量 (SVG)。此外，已经为上游提出了 Tux 的矢量版本，并且用于改进自定义Logo支持的 RFC 已提交至上游 Rust。
- 添加了关于注释 (//) 和代码文档的编码指南(///)。
- is_rust_module.sh 返工。
- 现在跳过了叶子模块的.rmeta的生成。
- 其他清理、修复和改进。
抽象和驱动更新:
- 增加了对静态（全局共享变量）同步原语的支持。CONFIG_CONSTRUCTORS被用于实现。
- 通过使用标记类型简化了锁防护，即Guard和GuardMut统一为一个参数化的类型。如果标记是 WriteLock，那么 Guard就会实现DerefMut（以前只由GuardMut实现）。
- 可选参数添加到杂项设备（misc device）的注册中。遵循构建者模式，例如:
```
#![allow(unused)]
fn main() {
miscdev::Options::new()
    .mode(0o600)
    .minor(10)
    .parent(parent)
    .register(reg, c_str!("sample"), ())
}
```
- 增加了 "RwSemaphore "的抽象，该抽象包裹了C端struct rw_semaphore。
- 新的mm模块和VMA抽象（包装C端struct vm_area_struct）用于mmap。
- GPIO PL061现在使用最近增加的dev_*! Rust宏。
- 支持！CONFIG_PRINTK情况。
- 其他清理、修复和改进。

kerla：用 Rust 编写的具有 Linux ABI 兼容性的新操作系统内核

Kerla 是一个用 Rust 从头开始编写的操作系统内核，旨在与 Linux ABI 兼容，也就是说，它无需任何修改即可运行 Linux 二进制文件。

实现 *NIX 进程概念：上下文切换、信号fork(2)、execve(2)、wait4(2)等。
支持常用的系统调用，如write(2), stat(2), mmap(2), pipe(2), poll(2), ...
目前不支持磁盘：initramfs 被挂载为根文件系统。
伪文件系统：tmpfs 和 devfs。
基于smoltcp的 TCP/IP 支持。
实现 tty 和伪终端 (pty)。
支持 QEMU 和 Firecracker（带有 virtio-net 设备驱动程序）。
支持 x86_64。
基于 Docker 的 initramfs 构建系统。
https://kerla.dev/
https://github.com/nuta/kerla
Writing a Linux-compatible kernel in Rust

snarkOS: 去中心化操作系统

snarkOS是一个用于私有应用程序的去中心化操作系统。它构成了Aleo的主干，使应用程序能够以可公开验证的方式验证和存储状态。

https://github.com/AleoHQ/snarkOS

Aero ： Rust 编写的新的现代、实验性、类似 unix 的操作系统

这是 Linux 发行版吗？不，Aero 运行自己的内核，该内核并非源自 Linux，并且不与 Linux 内核共享任何源代码或二进制文件。

Aero 遵循单片内核设计，并受到 Linux 内核的启发。Aero 支持现代PC 功能，例如长模式、5 级分页和 SMP（多核）等。

目标:

打造现代、安全、美观、快速的操作系统。
针对现代 64 位架构和 CPU 功能。
与 Linux 良好的源代码级兼容性，因此我们可以轻松地移植程序。
制作一个可以在真实硬件上运行的可用操作系统，而不仅仅是在模拟器或虚拟机上。

Aero 使用自定义构建系统，它包装了Cargo 负责构建内核和用户空间。它还构建 initramfs 和磁盘映像。

https://github.com/Andy-Python-Programmer/aero

Rust 与 NuttX 操作系统

Apache NuttX OS 是一个实时嵌入式操作系统 RTOS，可在许多平台（如：8 位到 64 位平台）上移植，并且像 Linux 的小型版本一样工作（因为它符合 POSIX 标准）。现在，我们可以在 NuttX 上使用 Rust 创建更安全的嵌入式应用程序，也可以定制自己的驱动程序。

在所有嵌入式操作系统中，Apache NuttX 是真正独一无二的，因为……

NuttX 在8 位、16 位、32 位和 64 位微控制器上运行……跨越RISC-V、Arm、ESP32、AVR、x86等流行平台
NuttX严格遵守 POSIX。这意味着 NuttX 应用程序应通过调用open()、read()、write()、ioctl()来访问微控制器硬件……（看起来像 Linux Lite！）
对于BL602 和 BL604：NuttX 和 FreeRTOS 是 Bouffalo Lab 的 RISC-V + WiFi + 蓝牙 LE SoC 上唯一支持的操作系统。

NuttX 以其创建者Gregory Nutt的名字命名。X，因为它符合 POSIX 标准。

https://lupyuen.github.io/articles/rust2

使用 crosvm 在 Rust 中实现应用程序和操作系统虚拟化

虽然 QEMU 仍然是开源 VMM（虚拟机管理器）的首选，但 Rust 替代品可能对安全性很有帮助。

现在可以通过修改 crosvm 来虚拟化 Linux 中的 GUI 应用程序和操作系统，这是一个基于 rust 的出色开源 VMM，由 Google 开源。

KDE 正在为 KConfig 开发一个 Rust wrapper

Ayush Singh 将为 KConfig 开发一个 Rust wrapper 。有了这个 wrapper ，以及针对 qmetaobject 和 ki18n 的现有 wrapper ，在 Rust 中开发 KDE 应用程序将变得更加容易。可以在 kde-devel 邮件列表中找到更多信息。

snarkOS: 去中心化操作系统

snarkOS是一个用于私有应用程序的去中心化操作系统。它构成了Aleo的主干，使应用程序能够以可公开验证的方式验证和存储状态。

https://github.com/AleoHQ/snarkOS

Linux RamFS文件系统移植到Rust

RamFS是Linux中基于Ram的文件系统。它被描述为一个简单的文件系统，用于学习创建新的Linux文件系统（link）所需的最小实现。

在2021年秋季与弗吉尼亚理工大学的张宇民博士一起学习高级 Linux 内核编程。Connor Shugg 和我(Chase Minor)将它从c移植到Rust，以了解移植到内核内部的过程。我们在这里提供我们的资源和知识，以供使用，包括或学习。

我们工作的主要贡献是RAMFS文件系统的移植。但是，我们也向内核添加了各种其他东西，这可能对其他使用Rust的Linux开发人员有益。

PopOS正在与Relm4配合，以帮助用Rust在PopOS上开发GTK程序

PopOS是要开发Rust Linux发行版的System76的Linux发行版，现在正致力于和Relm4合作，帮助用Rust在PopOS上更容易地开发GTK程序。

Relm4是基于GTK上层的一套框架，提供类Elm的编程模式。

https://www.reddit.com/r/rust/comments/sxwi46/popos_collaboration_with_relm4_writing_gtk/

【视频】Miguel & Wedson：Rust for Linux 当前状态

Rust for Linux 是一个旨在将 Rust 支持作为头类语言引入 Linux 内核的项目。这意味着为用 Rust 编写内核模块（例如驱动程序或文件系统）提供支持，并且使用尽可能少的不安全代码。

本次会议将简要解释 Rust 支持如何在内核中工作，并将提供项目状态的更新，以及近期的计划。它还显示可以帮助该项目的 Rust 功能的愿望清单。

Youtube链接：https://www.youtube.com/watch?v=fVEeqo40IyQ

RustSBI软件发布v0.2.2版本

洛佳发布了RustSBI 0.2.2版本。RustSBI现已支持最新的RISC-V SBI 1.0.0正式批准版的规范标准。另外，本次更新预留了主从机不同的指针宽度，准备为虚拟化软件提供SBI接口实现支持。

相比0.2.0版本，新版修复了一个较为严重的逻辑漏洞，推荐0.2.0版本用户立即更新。

RISC-V SBI是RISC-V桌面与服务器平台不可或缺的基础软件，而RustSBI是RISC-V SBI标准采纳的软件实现之一。RustSBI完全由嵌入式Rust编写，自从2020年RustSBI发布第一个版本以来，软件久经考验，是成熟的RISC-V内核支持接口实现。

https://github.com/rustsbi/rustsbi/releases/tag/v0.2.2

stardust-oxide - 基于 Rust 的 Unikernel

基于 Rust 的 Unikernel。

支持日志的控制台驱动程序
页框映射和表生成
授予表创建/销毁
XenStore 界面
XenBus 接口
简单的异步执行器

https://github.com/StardustOS/stardust-oxide

Rust Magazine 2022