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OS開発はじめの一歩
Search
nasa
December 19, 2023
Technology
7.6k
8
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
RustでOS開発はじめの一歩
https://uniquevision.connpass.com/event/303687/
nasa
December 19, 2023
More Decks by nasa
See All by nasa
難解な自己紹介プログラムを書く
nasa_desu
1
390
鉄は熱いうちに打て - Kaigi Effect LT大会
nasa_desu
2
600
リンカを変えてgo buildを 速く出来るか
nasa_desu
2
4k
ログから学ぶgo build
nasa_desu
4
1.5k
goのメモリアロケーターの話
nasa_desu
1
820
GoとRust - 並行処理編
nasa_desu
5
4.2k
Other Decks in Technology
See All in Technology
AIレビューはどこまで任せられるのか?自動化と人が背負うレビューの境界
sansantech
PRO
3
810
ソニー銀行におけるビジネスアジリティ向上のためのクラウドシフト戦略
srenext
0
240
キャリアの中で本を作る / Making a Book During Your Career
ak1210
0
140
SREとQA 二人三脚で進めるSLO運用/sre-qa-slo
sugitak
0
570
「早く出す」より「事業に効く」 ── 顧客の業務サイクルから逆算するAI時代の二重ループ開発と「変化の設計者」 / devsumi2026
rakus_dev
1
240
シンガポールで登壇してきます
yama3133
0
130
個人開発で育てる「大規模設計の苗床」 - AI時代の1人開発から始める業務への知識接続 / The Seedbed for Large-Scale Design - From AI-Era Solo Projects to Professional Knowledge
bitkey
PRO
1
230
Terraform共通モジュールをチーム横断で“変えられる”運用へ ― リリースと適用の分離
kekke_n
1
3k
しくみを学んで使いこなそう GitHub Copilot app
torumakabe
2
240
Control Planeで育てるBtoB SaaSの認証基盤 - SRE NEXT 2026
pokohide
1
2.4k
ポストモーテム! DDoSからサイトは守れた。 でもビジネスは守れなかった。
bengo4com
1
2.9k
はじめてのWDM
miyukichi_ospf
1
140
Featured
See All Featured
ReactJS: Keep Simple. Everything can be a component!
pedronauck
666
130k
Kristin Tynski - Automating Marketing Tasks With AI
techseoconnect
PRO
0
290
Navigating the Design Leadership Dip - Product Design Week Design Leaders+ Conference 2024
apolaine
1
370
YesSQL, Process and Tooling at Scale
rocio
174
15k
Beyond borders and beyond the search box: How to win the global "messy middle" with AI-driven SEO
davidcarrasco
3
180
How to make the Groovebox
asonas
2
2.3k
Build The Right Thing And Hit Your Dates
maggiecrowley
39
3.3k
Let's Do A Bunch of Simple Stuff to Make Websites Faster
chriscoyier
508
140k
How Software Deployment tools have changed in the past 20 years
geshan
0
34k
The Curious Case for Waylosing
cassininazir
1
430
The Invisible Side of Design
smashingmag
301
52k
Optimising Largest Contentful Paint
csswizardry
37
3.8k
Transcript
RustでOS開発はじめの一歩 UV Study: Rust LT会 Dec. 19 2023 - nasa
発表のモチベ • 最近RustでOSを書いている • これまでCLIツールやライブラリをRustで実装してきた • OSだと普段書いているコードが普通には動作しない • どんな違いがあるのか話したい
動作環境 • platform: QEMU riscv64 • build target: riscv64gc-unknown-none-elf #
.cargo/config.toml [build] target = "riscv64gc-unknown-none-elf" [target.riscv64gc-unknown-none-elf] runner = """ qemu-system-riscv64 \ -machine virt \ -bios default \ --no-reboot \ -nographic \ -serial mon:stdio \ -kernel """
ベアメタル環境 • OSによりプログラムがホスティングされない • 自分の書いたプログラムを動かし始めるまでの環境がない • time, io, fsなどOSの上に構成されている標準機能が使えない •
メモリアロケーターも無いのでVec, String等が使えない
ベアメタル環境
main関数を動かす
main関数を動かす QEMU riscvのdefault biosは0x80200000を実行する
main関数を動かす プログラムを0x8020_0000に配置し呼出す
main関数を動かす リンカースクリプトで任意の アドレスにプログラムを配置する .entryシンボルを8020_0000に配置 OUTPUT_ARCH( "riscv" ) ENTRY( _entry )
SECTIONS { . = 0x80200000; .text : { *(.entry) *(.text .text.*) } .rodata : { *(.rdata .rodata .rodata.*) } .data : { *(.data .data.*) } .bss : { *(.bss bss.*) } }
main関数を動かす main.rsで.entryを定義 これで関数_entryが呼ばれる // src/main.rs #![no_std] #![no_main] #[no_mangle] #[link_section =
".entry"] pub fn _entry() { main(); } #[inline] fn main() { loop {} } #[panic_handler] fn panic(_info: &core::panic::PanicInfo) -> ! { loop {} }
関数呼び出しをサポートしたい
関数呼び出し みんな大好き関数呼び出し。 というかプログラムを書く上でほぼ必須 • 関数呼び出しが出来ない。。 • inlineオプションを付けると呼び出せる fn a() {
b() } fn b() { c() } pub fn _entry() { main(); } #[inline] fn main() { loop {} }
関数呼び出し • 関数呼び出しが出来ない。。 • inlineオプションを付けると呼び出せる • (正確には関数を呼ぶとローカル変数の値がおかしくなる) なぜこれらが起きるのか
関数呼び出し • 関数呼び出し時にスタック領域が確保される • しかしSPの初期値は0 • SPを初期化する必要があった
関数呼び出し // src/main.rs static INIT_SP: [u8; 4096 * 1024] =
[0; 4096 * 1024]; static STACK_SIZE: usize = 4096 * 1024; // 4MB pub unsafe fn _entry() { // NOTE: スタックポインタの初期値を設定する // NOTE: スタックは下位に伸びていくのでINIT_SP + STACK_SIZEを設定 しSTACK_SIZE分の領域を確保 asm!("la sp, INIT_SP", "ld a0, STACK_SIZE", "add sp, sp, a0",); main(); } SPを初期化 誰からも変更されないように配列を定義し末尾アドレスを利用
動的メモリ確保したい
動的メモリ確保 StringやVec,Boxが普通に使いたくなる これらはallocクレートに定義されている (stdが存在する場合はstdの一部)
動的メモリ確保 allocを使うにはメモリアロケーターを実装する必要がある (heaplessクレートを利用するとアロケーターの実装無しでString, Vec等が使 える)
メモリアロケーターの実装 global_allocatorディレクティブで登録出来る GlobalAllocトレイトを実装している必要がある #[global_allocator] static mut ALLOCATOR: BumpAllocator = BumpAllocator::new();
pub struct BumpAllocator { arena: RefCell<[u8; ARENA_SIZE]>, next: Cell<usize>, } unsafe impl GlobalAlloc for BumpAllocator { unsafe fn alloc(&self, layout: Layout) -> *mut u8 {} unsafe fn dealloc(&self, _ptr: *mut u8, _layout: Layout) {} }
メモリアロケーターの実装 bump allocatorを採用 heapの始点から終点まで順次割り当 てていくだけ フラグメンテーションを一切考慮してい ない 実装が超簡単なので採用
まとめ
まとめ • 普段Rustを書く時に色んなものに乗っかっている事が分かった • OSの機能以外にブート、メモリアロケーター、スタックポインタを気にする 必要があった 「俺の戦いはこれからだ!!」
自己紹介 HN: nasa (Asan Kondo) nasaが欲しい • github: k-nasa •
x(twitter): nasa_desu お仕事: MLOpsっぽいこと、DSの生産性改善
(余談) 遭遇したバグたち • 一度出力した文字が出力できない 「Hel?o W?r?d.」が出力される ◦ 原因: SP初期化していないから •
カーネル起動時に有効化していないタイマ割り込みが発生して死ぬ ◦ 原因1: エラーコードがズレてた。。本当は`address misaligned` ◦ 原因2: アライメントを考慮していなかった • プロセス切り替え時にSPが意図通り切り替わらない ◦ 原因: 調査中。涙
ご清聴ありがとうございました!