Upgrade to Pro — share decks privately, control downloads, hide ads and more …

第13回Kernel/VM勉強会発表資料

orumin
July 22, 2017

 第13回Kernel/VM勉強会発表資料

2017/07/22 に行なわれた Kernel/VM 勉強会の発表資料です。

orumin

July 22, 2017
Tweet

More Decks by orumin

Other Decks in Programming

Transcript

  1. C 以外でベアメタルプログラミング 複数の代替手段 D 言語,C♯,Rust … (いますぐ採用するとかなくても)今後のために C 以外でやるノウハウも得てお かないとそのうち死ぬので

    Rust 既にかなりの規模のそれなりにちゃんと動く OS が作られている(Redox)実績 C♯ も 2011 年ぐらいから Cosmos という OS があったりする C♯ でのベアメタルプログラミングも調べて話そうとすると話者の力量不足でどっち つかずの内容になるので割愛しました そのうちやるかも? 5 / 27
  2. Rust OCaml と C++ の血を感じる言語 ML 系の強力な型システム 所有権など,独特だが C++ を既に知ってる人間がわりと違和感なく使える強力な

    機能 nightly コンパイラで freestanding をサポート stable 入りはまだですかー! 様々な機能や設計が C++ のカウンターっぽい c.f.) 過去の KernelVM での @omasanori さんの発表 https://speakerdeck.com/omasanori/rustru-men-yi-qian-fa-biao-ban 6 / 27
  3. Rust のテスト 右のようなディレクトリツリーが出来あがる 作成されるファイルは下例 実行は cargo run cargo は gem

    みたいなもの。ビルドツールか つパッケージマネージャ。 Rust のパッケージは https://crates.io に ある hello-rust Cargo.toml src/ main.rs [package] name = ”hello-rust” version = ”0.1.0” authors = [”orumin <[email protected]>”] [dependencies] fn main() { println!(”Hello, world!”); } 8 / 27
  4. Rust でベアメタルをするにはどうすれば良いか UEFI apps を例に step-by-step で紹介します! Linux の人は手元で試してみてください TL;DR

    https://github.com/orumin/rust-uefi-sample.git を clone して make run rust-uefi-sample/ Makefile Cargo.toml x86_64-unknown-efi.json src/ lib.rs 9 / 27
  5. Cargo.toml [package] name = ”uefi-sample” version = ”0.1.0” authors =

    [”orumin <[email protected]>”] [dependencies] uefi = { git = ”https://github.com/orumin/rust-uefi” } rlibc = ”1.0” [lib] crate-type = [”staticlib”] [profile.dev] panic = ”abort” [profile.release] panic = ”abort” 10 / 27
  6. target json Cargo は json で custom ターゲットを作れる { ”arch”:

    ”x86_64”, ”os”: ”efi”, ”llvm-target”: ”x86_64-efi-none-gnu”, ”target-endian”: ”little”, ”target-pointer-width”: ”64”, ”function-sections”: false, ”no-compiler-rt”: true, ”data-layout”: ”e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128”, ”linker”: ”x86_64-efi-pe”, ”linker-flavor”: ”ld”, ”pre-link-args”: [ ”subsystem”, ”10” ] } 12 / 27
  7. target json 今回は UEFI 向けに PE バイナリを作りたいので target の json

    を記述 arm-none-eabi などでも記述 ただの x86_64 の ELF なら要らないかも? 13 / 27
  8. ソースコード #![no_std] #![feature(asm)] #![feature(intrinsics)] #![feature(lang_items)] extern crate uefi; extern crate

    rlibc; use core::mem; #[allow(unreachable_code)] #[no_mangle] pub extern ”win64” fn efi_main(hdl: uefi::Handle, sys: uefi::SystemTable) -> uefi::Status { uefi::initialize_lib(&hdl, &sys); let bs = uefi::get_system_table().boot_services(); let rs = uefi::get_system_table().runtime_services(); 14 / 27
  9. ソースコード uefi::get_system_table().console().write(”Hello, World!\n\rvendor: ”); uefi::get_system_table().console().write_raw(uefi::get_system_table().vendor()); uefi::get_system_table().console().write(”\n\r”); loop { } uefi::Status::Success

    } #[no_mangle] pub fn abort() -> ! { loop {} } #[no_mangle] pub fn breakpoint() -> ! { loop {} } #[no_mangle] pub extern ”C” fn _Unwind_Resume() -> ! { loop {} } #[lang = ”eh_personality”] #[no_mangle] pub extern fn rust_eh_personality() {} 15 / 27
  10. no_std でフォーマット出力 e.g.) use core::fmt::Write; impl Write for Writer {

    fn write_str(&mut self, s: &str) -> core::fmt::Result { 引数でうけた文字列 s について出力を自分で実装; Ok(()) // 失敗なら Err(foo) でエラーの値返す } } これだけで,write!() マクロの実装が得られる let mut w = Writer {}; write!(w, ”foo {}”, bar).unwrap(); 18 / 27
  11. #![feature(lang_items)] eh_personality とか panic_fmt とか eh_personality GCC の personality 関数の代わりのシンボル

    LLVM で言語の例外ハンドリングに使う unwind panic_fmt Rust で panic!() を使うときのシンボル デバッグ文字列出力とか作っておくと良い 19 / 27
  12. extern extern “C” などとすると C 互換の ABI になる #[no_mangle] 付けると名前マングルをしない

    既存のライブラリを置き換える何かを作るのにもべんりかも UEFI は x86_64 だと Microsoft’s 64-bit call convention を使う extern “win64” で対応 20 / 27
  13. ではビルドをしてみましょう $ cargo install xargo $ xargo build --target x86_64-unknown-efi

    Xargo を導入 cargo build の際に core ライブラリなどをターゲットのアーキでビルドしてく れる 素の cargo だとヘンなアーキテクチャ使うのに core をそこに合わせてビルドしな いといけない 21 / 27
  14. binutils とリンク 今回は UEFI ターゲットの PE バイナリを作りたいので普通の binutils だとダメ $

    curl -O https://orum.in/distfiles/x86_64-efi-pe-binutils.tar.xz $ mkdir -p $PWD/toolchain $ tar xf x86_64-efi-pe-binutils.tar.xz -C $PWD/toolchain $ export PATH=$PATH:$PWD/toolchain/usr/bin/ $ pushd $ cd target/x86_64-unknown-efi/debug $ ar x *.a $ popd $ x86_64-efi-pe-ld --gc-sections --oformat pei-x86-64 \ --subsystem 10 -pie -e efi_main \ -o bootx64.efi \ target/x86_64-unknown-efi/debug/*.o 22 / 27
  15. 実行 $ dd if=/dev/zero of=fat.img bs=1k count=1440 $ mformat -i

    fat.img -f 1440 :: $ mmd -i fat.img ::/EFI $ mmd -i fat.img ::/EFI/BOOT $ mcopy -i fat.img bootx64.efi ::/EFI/BOOT $ curl -O https://orum.in/distfiles/ovmf.fd $ qemu-system-x86_64 -enable-kvm -net none -m 1024 \ -bios ovmf.fd -usb -usbdevice disk::fat.img 23 / 27
  16. こぼれ話1 質問:@nullpo_head さん「自作 OS 勉強会だと Box が使えなくて辛いとかあっ たけどどうやってるの? 」 回答:

    「まだそこらへんがっつりやるステージに入れてないが,そもそも Box と かは自前実装する方法があるので問題がないと思う。 」 https://rust-lang-ja.github.io/the-rust-programming-language-ja/ 1.6/book/custom-allocators.html 実は上記の通り公式ドキュメントがある ベアメタル以外でも使えるのでゲームエンジンとかやる人にも良いのではないか 26 / 27