Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
Rustで始める自作組込みOS
Search
garasubo
June 17, 2019
Technology
1
3.4k
Rustで始める自作組込みOS
https://inteface-meet-up.connpass.com/event/126924/
で発表した内容
garasubo
June 17, 2019
Tweet
Share
More Decks by garasubo
See All by garasubo
Cancel Safetyとスレッドリーク
garasubo
1
460
RustでISUCONに勝つには
garasubo
1
660
Rustでの自作OSをやってきて
garasubo
0
1.1k
Armの仮想化支援機構を用いてハイパーバイザーを自作する
garasubo
3
7k
RustからX Window Systemを触る
garasubo
0
620
クラウド向けOS(?)Unikernelとは何か
garasubo
0
1.7k
論文紹介:KVM/ARM: The Design and Implementation of the Linux ARM Hypervisor
garasubo
0
590
Other Decks in Technology
See All in Technology
[CATS]Amazon Bedrock GenUハンズオン座学資料 #2 GenU環境でRAGを体験してみよう
tsukuboshi
0
150
AIエージェント完全に理解した
segavvy
4
290
ウェブアクセシビリティとは
lycorptech_jp
PRO
0
320
OCI Database with PostgreSQLのご紹介
rkajiyama
0
100
Multitenant 23ai の全貌 - 機能・設計・実装・運用からマイクロサービスまで
oracle4engineer
PRO
2
120
LINE Notify互換のボットを作った話
kenichirokimura
0
180
データベースで見る『家族アルバム みてね』の変遷 / The Evolution of Family Album Through the Lens of Databases
kohbis
3
820
開発現場とセキュリティ担当をつなぐ脅威モデリング
cloudace
0
110
ペアプログラミングにQAが加わった!職能を超えたモブプログラミングの事例と学び
tonionagauzzi
1
150
20250326_管理ツールの権限管理で改善したこと
sasata299
1
440
30 代子育て SRE が考える SRE ナレッジマネジメントの現在と将来
kworkdev
PRO
0
140
モノリスの認知負荷に立ち向かう、コードの所有者という思想と現実
kzkmaeda
0
110
Featured
See All Featured
個人開発の失敗を避けるイケてる考え方 / tips for indie hackers
panda_program
102
18k
How GitHub (no longer) Works
holman
314
140k
Visualizing Your Data: Incorporating Mongo into Loggly Infrastructure
mongodb
45
9.5k
Automating Front-end Workflow
addyosmani
1369
200k
Java REST API Framework Comparison - PWX 2021
mraible
29
8.5k
Practical Tips for Bootstrapping Information Extraction Pipelines
honnibal
PRO
17
1.1k
Designing Experiences People Love
moore
141
23k
Fontdeck: Realign not Redesign
paulrobertlloyd
83
5.5k
Chrome DevTools: State of the Union 2024 - Debugging React & Beyond
addyosmani
4
480
Art, The Web, and Tiny UX
lynnandtonic
298
20k
Git: the NoSQL Database
bkeepers
PRO
429
65k
Fight the Zombie Pattern Library - RWD Summit 2016
marcelosomers
233
17k
Transcript
RUSTで始める 自作組込みOS @garasubo
自己紹介 • Twitter: @garasubo • 大学院時代:Cortex-A向けの自作ハイパーバイザ開発 • 現在:某企業でWebサービス開発 • 趣味でRustを使ってCortex-M向けの自作OSを開発中
• 会社の業務とは一切関係ない • 組込み業界のことはよく知りません
RUSTで自作OS • Rustはメモリ管理を直接できるC言語に代わる選択肢 • 各種モダンな言語機能と周辺ツール群 • 公式からのサポートが充実しつつある
先行事例 • Redox • 実ハードウェアでも動くデスクトップOS • マイクロカーネルベース • Rustのコンパイラそのものに変更を加えている •
Tock • RustのnightlyコンパイラでビルドできるCortex-M向けOS • 各プロセス間の安全性を重視 • SOSP’17などで成果が発表されている • Rust Embedded Working Group • Rust公式のワーキンググループ • デバイスドライバなど各種クレートとドキュメントの整備
自分がつくっているもの(ErkOS) • Cortex-MをターゲットとしたOS • 最低限のOSっぽい機能 • プロセスの立ち上げ・ラウンドロビンスケジューリング • 割り込み管理 •
SVCによるOS機能の呼び出し • 外部クレートはあんまり使わない(後述)
実装概要 • レポジトリはこちら • カーネルの持つオブジェクトは全部スタック領域におく • ライフタイムパラメータにより安全にスタックにおける • ヒープ領域はFuture Work
• 割り込み処理はカーネル内のメインループで大部分を処理 • 割り込みハンドラとカーネルプロセスでの変数共有を避ける • 割り込みの優先度や使う割り込みが増えた時の応答性は懸念事項 • QEMUとNucleo-F4291ZIでデモアプリの動作確認
RUSTでよかったこと~ライフタイム • C言語ではライフタイムの概念がない→寿命の切れたポインタ参照の危険性 • 例:https://wandbox.org/permlink/g5wg0V9BJUe1aePd • 関数内ローカル変数へのポインタを呼び出し元で使おうとしている • 警告は出るがコンパイルできてしまい、実行時に落ちる •
Rustならそのようなことはない • 例:https://play.rust- lang.org/?version=stable&mode=debug&edition=2018&gist=6dbc58dd26cfd4 476496b924ef6c0ab9 • 関数内ローカル変数のライフタイムは呼び出し元では終わっているのでコンパイルで きない • staticなどライフタイムを適切に延長する必要がある
RUSTでよかったこと~テスト • テストフレームワークがcargoに組み込まれている • ハードウェアに依存しているとテストフレームワークは動かない • qemuなどハードウェアシミュレータを使えば動く部分もある(nightlyのみ) • 依存関係を切って独立したモジュールをつくるほうがよい
RUSTでつらかったこと~データ構造の実装 • Rustで書かれたコードは(unsafeを使わない限り)メモリ安全だが、メモリ安全 なコードが常にRustで書けるとは限らない • 例: LinkedList • 先頭要素と末尾要素のミュータブルな参照(ポインタ)を持っておきたい •
1つの要素に対してミュータブルな参照は1つしか持てない • そのまま実装しようとすると末尾要素へのミュータブル参照が2つできて実装不能 • 解決策 • 生ポインタ(unsafe) • RefCell(実行時エラーの可能性) • (コンパイラを修正する)
RUSTでつらかったこと~クレート不足 • Rust Embeddedグループのクレートは微妙に使いにくい • 例)svd2rust • デバイスへのインターフェースが実行時にシングルトン化されたものが提供される • 割り込みハンドラ内でインターフェースを使おうとすると、めんどうくさいことに
• main関数内で、どうにか割り込みハンドラに渡さないといけない • グローバル変数での共有はunsafeを伴う • 実行時に変数を初期化するのでOptionでラップする必要性 • 専用フレームワーク(cortex-m-rtfm)やある程度開発が進むとこちらのほうが安全(?) • まだまだノウハウが蓄積され切れていない印象
自作OSをRUSTで開発すべきか メリットは大きいが、発展途上の分野なのでリスクも大きい • nightlyコンパイラでないと使えない機能が多い • IDEサポートもまだまだ • Rustの学習コストの高さ • 参考:https://github.com/rust-embedded/wg/issues/336