Rustで始める低レイヤープログラミング

@garasubo

自己紹介

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低レイヤープログラミング

OSなしでのプログラミング

• OSそのもの
• ブートローダー
• 仮想マシンモニタ（VMM）
• 組込みシステム

C言語（or C++）とアセンブラで書くのが定番

Rustでも低レイヤープログラミング

• ガベージコレクションがなく高速
• モダンな各種言語の機能
• アセンブラ・C言語との連携も可能

最近の動向

活発に低レイヤー向けのサポートが追加されている

• Embedded Devices ワーキンググループの発足
  • ドキュメント・ライブラリが充実しつつある
  • @japaric氏が中心
• コンパイラターゲットの追加
  • Arm、RISC-V、UEFIアプリケーションなど
  • stableでもコンパイル可能
• cargoのサポート
  • xargoはメンテナンスモードに

Rust低レイヤープログラミング入門

• The Embedded Rust Book
  • Arm Cortex-M系がメインの組込みシステム
  • 日本語版もあるよ
• Writing an OS in Rust
  • BIOSで起動するOSを書く
• uefi-rs
  • UEFIアプリケーションを書くためのライブラリ
• rust-raspi3-OS-tutorials
  • Raspberry Pi 3で動くOSを書く

実際のプロダクト

• Tock
  • Cortex-M向けの組込みOS
  • nightlyでビルドできる
• Redox
  • デスクトップOS
  • Rustコンパイラそのものに手を加えている
• Firecracker
  • Amazon製のVMM

注意点

• 基本的にstdライブラリは使えない
  • BoxとかArcが使えない！
  • Cellなどcoreライブラリは使える
  • 所有権の管理を考えた設計が必要
• 生のポインタの参照外し、グローバル変数の変更はunsafe
  • 多用するとRustで書く意義が薄れる
  • 抽象化を適切にしてunsafeの範囲を限定したい

触ってみての感想

• Rustで低レイヤープログラミングは良さそう
• 設計は工夫しないと厳しい気持ちになる
• 更新が早いので最新情報は常にチェックしたい