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
ベアメタル向けRust stdクレートの実装調査
Search
Kenta IDA
October 24, 2021
Programming
2
790
ベアメタル向けRust stdクレートの実装調査
TOPPERS開発者会議2021のLTで発表した内容のスライドです。
Kenta IDA
October 24, 2021
Tweet
Share
More Decks by Kenta IDA
See All by Kenta IDA
日本の家電とMatterの世界
ciniml
0
220
Matter開発環境をざっくり眺める
ciniml
0
2.1k
組込みRustでも でかい?JSONを扱いたい!
ciniml
3
1.4k
ATOMDisplay_DisplayModule_M5Stack_UG_2023_Tokyo.pdf
ciniml
1
1.8k
Rusty Stack-chanのすすめ
ciniml
0
670
Raspberry Pi Picoデバッガ使用のすすめ
ciniml
0
2.2k
ESP32でSORACOM Arcつないでみた
ciniml
2
1.4k
RustでCMSIS-DAP実装してみた。
ciniml
3
1k
技書博初出展してみた
ciniml
0
440
Other Decks in Programming
See All in Programming
Module Harmony
petamoriken
1
160
乱雑なコードの整理から学ぶ設計の初歩
masuda220
PRO
29
10k
Verilator + Rust + gRPC と Efinix の RISC-V でAIアクセラレータをAIで作ってる話 RTLを語る会(18) 2025/11/08
ryuz88
0
350
Inside of Swift Export
giginet
PRO
1
540
エンジニアに事業やプロダクトを理解してもらうためにやってること
murabayashi
0
140
r2-image-worker
yusukebe
1
170
The Missing Link in Angular's Signal Story: Resource API and httpResource
manfredsteyer
PRO
0
110
アーキテクチャと考える迷子にならない開発者テスト
irof
7
2.3k
Bakuraku E2E Scenario Test System Architecture #bakuraku_qa_study
teyamagu
PRO
0
700
Atomics APIを知る / Understanding Atomics API
ssssota
1
130
ノーコードからの脱出 -地獄のデスロード- / Escape from Base44
keisuke69
0
680
Claude Code on the Web を超える!? Codex Cloud の実践テク5選
sunagaku
0
500
Featured
See All Featured
Building a Scalable Design System with Sketch
lauravandoore
463
33k
jQuery: Nuts, Bolts and Bling
dougneiner
65
8k
Building Applications with DynamoDB
mza
96
6.7k
4 Signs Your Business is Dying
shpigford
186
22k
[Rails World 2023 - Day 1 Closing Keynote] - The Magic of Rails
eileencodes
37
2.6k
Docker and Python
trallard
46
3.6k
VelocityConf: Rendering Performance Case Studies
addyosmani
333
24k
A designer walks into a library…
pauljervisheath
210
24k
Designing for humans not robots
tammielis
254
26k
Easily Structure & Communicate Ideas using Wireframe
afnizarnur
194
17k
The Straight Up "How To Draw Better" Workshop
denniskardys
239
140k
Fight the Zombie Pattern Library - RWD Summit 2016
marcelosomers
234
17k
Transcript
ベアメタル向け Rust std クレートの実装調査 TOPPERS開発者会議2021 LT 2021/10/24 Kenta Ida (@ciniml)
自己紹介 •井田 健太 (@ciniml) •仕事:FPGAの論理設計 •使用言語:C++, SystemVerilog, Rust, C# •組込みRust本の1割くらい書きました
(サンプルアプリ作ったり、デバッガ試したり)→ 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 2
ベアメタルRust 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •OSが無い環境 (ベアメタル) 向けのソフトウェアを Rustで開発する方法 •OS機能に依存している
std クレート無しでの開発 • core, alloc クレートのみに依存 • #[no_std] 3
stdクレートが提供する機能 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •process - プロセス操作 •thread -
スレッド操作 •fs - ファイル操作 • path - パス操作 •net - TCP/UDP通信 •io - I/O関連 4
no_stdの難点 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 • stdクレートの提供する機能が使えない • stdクレートに依存しているクレートが使えない (e.g.
ネットワーク周りなど) • no_std対応クレートのみ使用可 • 一方、stdクレートの機能は ベアメタルの組込みシステムでも一般的な機能 • ファイル操作 • TCP/UDP通信 • スレッド (タスク) • RTOSがある場合 5
stdクレートのベアメタル向け実装 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •そもそもstdクレートが提供する機能が ベアメタル向けのフレームワークにあるのであれば stdクレートも実装できるはずでは? • というか、
今日のメインセッションでSOLID向け実装されてましたね。 • 今朝stdのソースを確認していて気づきました 6
stdクレートの構造 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •各トップレベルのモジュールは sys, sys_common, os サブモジュールを使って実装
• sys - 各プラットフォーム向けのstdクレート実装の実体 • sys_common - 各プラットフォームで共通の処理の実装 • socket APIによる通信処理など • os - OS固有の処理の実装 ... ├── os │ ├── espidf │ ├── linux │ ├── solid │ ├── unix │ ├── vxworks │ ├── wasi │ └── windows ├── sys │ ├── common │ ├── itron │ ├── solid │ ├── unix │ ├── unsupported │ ├── wasi │ └── windows ├── sys_common │ ├── fs.rs │ ├── io.rs │ ├── net.rs │ ├── thread.rs ... 7
stdクレートの依存関係 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 • I/O周り • 大体のプラットフォームで libc
クレートにあるlibcが提供する関数を使って実装されて いる • net周り • 大体socket APIで実装されている • thread周り • OS依存 • POSIX向け - pthreads • つまり、libc, socket, pthreadsがある環境であれば それぞれの部分は比較的容易に実装可能…なはず 8
ESP32の開発環境 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •ESP32 • 中国Espressifが製造している無線機能付きMCU • ESP32
- CPUはXtensa LX6 (カスタム版rustcで対応) • ESP32-C3 - CPUはRISC-V RV32IMC 9
ESP32の開発環境 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •ESP-IDF • ESP32シリーズ向けの公式フレームワーク • C/C++で開発可能
• FreeRTOS, lwIP, mbedtlsを含む • libcとしてnewlibを使用 • pthreadsにある程度対応 • C++11のthread対応のために元々実装されていた。 • FreeRTOSの機能で実装 10
ESP32のRust対応 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 • 2018年頃からLLVMをforkしてclang対応 • LLVMはXtensaに対応していない •
有志がfork版LLVMをつかってrustcをXtensa対応 • fork版LLVMの更新は継続中 • 最新のLLVMに対応 • upstreamにパッチを投げているが2021/5より進捗なし • RISC-V版ESP32 (ESP32-C3)登場後 stdクレート対応 • 元々第3者による開発だったが、開発者はEspressifに入った模様 • ESP-IDF向けだったので、Xtensa版でも動作する 11
ESP-IDF向けstdクレート 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •newlibによるlibc機能 unix向けに条件分岐を追加して対応 • https://github.com/rust-lang/rust/pull/87666 •libcクレートをESP-IDFのnewlib,
lwIPに合わせて修正 • https://github.com/rust-lang/libc/pull/2310 12
libcクレートの修正 (一部) 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •newlib向け実装 (src/newlib) を修正 •
ESP-IDF向け実装を追加 (src/newlib/espidf) •lwIP向けに定義を分岐 (例: bind関数 → lwip_bind) #[cfg_attr(target_os = "espidf", link_name = "lwip_bind")] pub fn bind(fd: ::c_int, addr: *const sockaddr, len: socklen_t) ‐> ::c_int; cfg_if! { if #[cfg(target_os = "espidf")] { mod espidf; pub use self::espidf::*; 13
stdクレートの修正 (一部) 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •processをサポートしないのでダミーの定義を追加 impl Command {
pub fn spawn( &mut self, default: Stdio, needs_stdin: bool, ) ‐> io::Result<(Process, StdioPipes)> { unsupported() // Unsupportedを返す } 14
stdクレートの修正 (一部) 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •thread周り • スタックサイズなどが違うので条件分岐 •
sleepの実装を分岐 #[cfg(target_os = "espidf")] pub fn sleep(dur: Duration) { let mut micros = dur.as_micros(); unsafe { while micros > 0 { let st = if micros > u32::MAX as u128 { u32::MAX } else { micros as u32 }; libc::usleep(st); micros ‐= st as u128; } } } 15
stdクレート実装を眺めた雑感 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 •思ったよりも実装量は多くなさそう • libc, lwIP, pthreadsがあれば
• unixモジュールに対してひたすら条件分岐追加 • それ以外の場合は対応した実装が必要 •使いたいプラットフォーム向けの実装をしてみたい • ESP32向けは既に公式で出たので… 16
おしまい 2021/10/24 ベアメタル向けRust std クレートの実装調査 17