Linux 核心設計: Rust for Linux

環境建置

可交叉搭配 Linux 核心設計: 開發、測試與除錯環境。這裡只簡單敘述建置步驟。

Linux

完整安裝方式可以參考 Rust - Quick Start，下面僅針對特定情況做舉例

執行以下可以確認要建構 Rust for Linux 缺少的套件。

make LLVM=1 rustavailable

如果顯示缺少 bindgen 的話，可以根據以下的命令取得。注意這裡需使用 kernel 內建的 scripts 來下載到正確的版本。

cargo install --locked --version $(scripts/min-tool-version.sh bindgen) bindgen-cli

對齊要求的 rustc 版本。

rustup override set $(scripts/min-tool-version.sh rustc)
rustup component add rust-src

準備完所有必備的套件後，執行以下並開啟 CONFIG_RUST

make LLVM=1 defconfig
make LLVM=1 menuconfig
(General setup --> Rust support) 

可以順手也打開一些範例的 Rust module

(Kernel hacking --> Sample kernel code -->  Rust samples --> ...)

目前的 Rust for Linux (v6.6) 支援的平台是有限的，像是對 ARM、RISC-V 目前都是不支援的，何以得知呢? 我們可以執行下面命令，然後在介面中搜尋 CONFIG_RUST:

make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu- LLVM=1 menuconfig

畫面中告訴我們 CONFIG_RUST 依賴其他 config 首先被正確的設置。而 CONFIG_HAVE_RUST 這一項是根據硬體決定是否設置的，由於在 RISC-V 上其為關閉，進而 CONFIG_RUST 也就沒辦法在 menu 中被選擇。詳細說明可參考 Arch Support。

一切搞定後，可以正式編譯核心！

make LLVM=1 -j$(nproc)

Busybox

我們選擇透過 Busybox 來作為 initrd。下載該專案後，首先建立設定檔 .config。

make defconfig

需要調整 .config，以靜態連結的方式來讓將函式庫產生到執行檔中。

+CONFIG_STATIC=y

接著就可以進行編譯:

make -j$(nproc)
make CONFIG_PREFIX='rootfs' install

完成後，底下會出現一個名為 rootfs 的資料夾，進入並建立和更動一些內容。

cd rootfs
mv linuxrc init
mkdir -p proc sys dev etc/init.d

接著，在 etc/init.d 底下建立檔案 rcS，並將以下內容複製貼上到其中。

#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t devtmpfs none /dev
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

完成後，調整檔案權限使得該腳本得以被執行。

chmod 777 etc/init.d/rcS

一開始對 rootfs 資料夾的變動可以同樣仿造上面作法。但除此之外，在 rootfs/etc 資料夾下我們需另外建立 inittab 這個檔案，寫入以下內容。

::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:-/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
::shutdown:/sbin/swapoff -a

最後，透過以下命令就可以建立出最終需要的 image root.img。

find . | cpio -H newc -o | gzip > ../root.img

啟動 Linux 環境

可將上述方式得到的 image 透過以下命令載入執行。

qemu-system-x86_64                         \
    -nographic                             \
    -kernel linux/arch/x86_64/boot/bzImage \
    -serial mon:stdio                      \
    -append 'console=ttyS0'                \
    -initrd busybox/root.img

以開啟 rust_mininal 為範例，在開機訊息中應該可以看見類似以下的訊息，這就表示成功開啟 Rust module 了!

[    1.927179] rust_minimal: Rust minimal sample (init)
[    1.927404] rust_minimal: Am I built-in? true

撰寫 Rust Kernel Modules

Reference

• Rust - Quick Start
• Rust for Linux