カーネルランド Rust 勉強会 #3: 並行処理における安全性

2026-07-03 に開催した勉強会のスライドに加筆したもの。

Transcript

1. カーネルランド Rust 勉強会 #3 古賀信哉 株式会社アットマークテクノ
2. 今日のネタ 並行処理に対する Rust の安全性 カーネル分野での Rust の現実 (2024) 組み込み／エッジで Rust：どこから？
3. 並行処理に対する Rust の安全性 逐次処理でのメモリ安全性方策の援用 値の所有権と生存期間／スコープ 参照の借用と生存期間／スコープ
4. 並行処理に対する Rust の安全性 逐次処理でのメモリ安全性方策の援用 値の所有権と生存期間／スコープ move で、スレッドのクロージャに値を移動できる 参照の借用と生存期間／スコープ 値をスレッドに移動した後はアクセスできない
5. 並行処理に対する Rust の安全性 逐次処理でのメモリ安全性方策の援用 値の所有権と生存期間／スコープ move で、スレッドのクロージャに値を移動できる 参照の借用と生存期間／スコープ スレッドのクロージャによる参照の借用：禁止！ 値をスレッドに移動した後はアクセスできない 理由：スレッドの生存期間とスレッドを作った 側の生存期間の関係は一意に決まらない。 スレッドの呼び出し側が先に終了すると、スレッドがの持つ 参照が無効なものになる！
6. 並行処理に対する Rust の安全性 逐次処理でのメモリ安全性方策の援用 値の所有権と生存期間／スコープ move で、スレッドのクロージャに値を移動できる 参照の借用と生存期間／スコープ スレッドのクロージャによる参照の借用：禁止！ 値をスレッドに移動した後はアクセスできない 理由：スレッドの生存期間とスレッドを作った 側の生存期間の関係は一意に決まらない。 スレッド間でのデータ共有が許されない：不便では？ マルチスレッドでの競合回避原則：排他制御の方策 ではあるけど、厳しすぎない？（※共有してない！）
7. 並行処理に対する Rust の安全性 もっと柔軟に：スレッド間のデータ共有 mutable な大域変数に対するアクセス禁止の 解: Mutex<T> Mutex の lock() は、mutable な参照を返す。
8. 並行処理に対する Rust の安全性 もっと柔軟に：スレッド間のデータ共有 mutable な大域変数に対するアクセス禁止の 解: Mutex<T> Mutex の lock() は、mutable な参照を返す。 ただし、Mutex も値であり、スレッド間で共有不可 ・・・どうすれば？
9. 並行処理に対する Rust の安全性 もっと柔軟に：スレッド間のデータ共有 mutable な大域変数に対するアクセス禁止の 解: Mutex<T> Mutex の lock() は、mutable な参照を返す。 明示的な参照カウンタ型：マルチスレッド対応版 Arc<T> (instead Rc<T>) ただし、Mutex も値であり、スレッド間で共有不可 ・・・どうすれば？
10. 並行処理に対する Rust の安全性 スレッド間「通信」用の二つの trait スレッド同士でチャネル通信できる Send と Sync (std::marker, core::marker) std::sync::mpsc の channel() と sync_channel() ・channel<T>() -> (Sender<T>, Receiver<T>) ・sync_channel<T>(bound) -> (SyncSender<T>, Receiver<T>) https://doc.rust-lang.org/std/sync/mpsc/fn.channel.html https://doc.rust-lang.org/std/sync/mpsc/fn.sync_channel.html channel: サイズが無限／未定義の「キュー」 sync_channel: サイズが有限の「キュー」 サイズが 1 の sync_channel では、送信と受信が 常に同期する。
11. 並行処理に対する Rust の安全性 スレッド間「通信」用の二つの trait スレッド同士でチャネル通信できる Send と Sync (std::marker, core::marker) ラフな定義：ある型 T の参照が Send を満た すなら、T は Sync を満たす。 e.g. Rc<T> is not Send, Arc<T> is Send Send: スレッド間で転送できるものが満たす型 Sync: スレッド間で参照を共有できるものが満たす型 https://doc.rust-lang.org/std/marker/trait.Send.html https://doc.rust-lang.org/std/marker/trait.Sync.html
12. 並行処理に対する Rust の安全性 スレッド間「通信」用の二つの trait スレッド同士でチャネル通信できる Send と Sync (std::marker, core::marker) ラフな定義：ある型 T の参照が Send を満た すなら、T は Sync を満たす。 Rc<T> is not Send, Arc<T> is Send 状況に応じて、ゼロコピーないし必要最小限の コピーしか起きないように実装されている（？）
13. 並行処理に対する Rust の安全性 Eiffel 陣営からのコメント How DbC catches the security flaws that Rust misses https://www.eiffel.org/node/506 C 実装の XML パーザにあった三つの脆弱性のうち、 Rust に書き換えることで解消できるものと、できない ものを解説
14. 並行処理に対する Rust の安全性 Eiffel 陣営からのコメント How DbC catches the security flaws that Rust misses https://www.eiffel.org/node/506 C 実装の XML パーザにあった三つの脆弱性のうち、 Rust に書き換えることで解消できるものと、できない ものを解説 DbC (Design by Contract) メモリ安全性の仕組みだけでは不十分であり、ロジックが 正しく設計されなければならない、という意見
15. カーネル分野での Rust の現実 (2024) Rust for Linuxの現実：安全性・性能・開 発体制を実証研究から見る https://zenn.dev/su8/articles/7291385a521b62 An Empirical Study of Rust-for-Linux: The Success, Dissatisfaction, and Compromise https://www.usenix.org/conference/atc24/presentati on/li-hongyu
16. 組み込み／エッジで Rust: どこから？ nostd な Rust で何ができるの？ 割り込みハンドラを Rust で書けるの？ 次回は、このあたりを取り上げてみます！ core モジュールは使用可能