Après plus de 30 ans, un deuxième langage a fait l’objet d’adoption pour le développement du noyau Linux : Le Rust. L’état des lieux à date fait état de ce que le taux d’adoption de Rust comme langage de programmation pour le noyau Linux reste faible. La situation est telle que l’intégration de Rust comme langage additionnel de développement du noyau au côté du C est sujette à controverse. La communauté de développement du kernel vibre au rythme de divergences d’opinions dans les rangs des mainteneurs.« À mon avis, Rust est la plus grande avancée dans les langages de programmation de systèmes depuis des décennies, peut-être depuis C », selon le mainteneur Kent Overstreet
« La première chose qui devait être résolue, pour les langages systèmes, était une vérification efficace et pratique des références mémoire : d'où le borrow checker, qui fait partie du système de types de Rust. Cela résout immédiatement le plus gros problème du C, et améliore même d'autres langages à mémoire sûre en contraignant les effets secondaires (références mutables ^ partagées) d'une manière qui nous permet d'obtenir certaines des propriétés souhaitables des langages fonctionnels purs », ajoute-t-il à propos de l’un des éléments (le borrow checker) sur lequel repose la démarcation de Rust par rapport au C en matière de sécurisation des espaces mémoire.
En effet, il y a une liste de griefs qui reviennent à l’encontre du langage C : les problèmes liés à la gestion de la mémoire – dépassements de mémoire tampon, allocations non libérées, accès à des zones mémoire invalides ou libérées, etc. D’après les chiffres du dictionnaire Common Vulnerabilities and Exposure (CVE), 15,9 % des 2288 vulnérabilités qui ont affecté le noyau Linux en 20 ans sont liées à des dépassements de mémoire tampon.
C’est là qu’intervient le langage Rust considéré par des acteurs de la filière comme le futur de la programmation système en lieu et place du langage C ou encore comme la meilleure chance de l’industrie informatique pour la mise sur pied d’applications système sécurisées. Chez Amazon par exemple, on est d’avis que « choisir Rust c’est opter pour une meilleure sécurisation des logiciels qu’avec le C, mais une efficacité énergétique et une performance d’exécution que seul le C offre. »
En effet, certains benchmarks suggèrent que les applications Rust sont plus rapides que leurs équivalents en langage C. Et c’est justement pour ces atouts que sont la parité en termes de vitesse d’exécution en comparaison avec le C, mais surtout pour la sécurisation et la fiabilité que de plus en plus d’acteurs de la filière du développement informatique recommandent le Rust plutôt que le C ou le C++.
Ainsi, en adoptant Rust, la communauté autour du noyau Linux entend mettre à profit ces atouts du langage sur le C. Et elle devrait faire d’une pierre deux coups étant donné que Rust peut faciliter l’arrivée de nouveaux contributeurs. C’est en tout cas ce que laisse entrevoir une étude de l’université de Waterloo.
Certains des mainteneurs pointent des raisons additionnelles comme l’instabilité de l’infrastructure Rust comme raison de poursuivre avec le C
Greg Kroah-Hartman, le mainteneur du noyau stable, a dit qu’il n’était pas opposé à l’idée d’une branche Rust, mais qu’il faudrait qu’elle soit maintenue par quelqu’un d’autre que lui. Il a aussi demandé comment le code Rust serait testé, et s’il y aurait des outils pour vérifier la qualité du code et la conformité aux normes de codage du noyau. Ojeda a répondu qu’il y avait déjà des outils pour le formatage du code Rust, et qu’il travaillait sur un outil pour vérifier les règles spécifiques au noyau. Il a aussi dit qu’il y avait des tests unitaires pour le code Rust, et qu’il espérait que le code Rust serait intégré dans les systèmes de test existants du noyau.
Dave Chinner s'inquiète du fait que les responsables manquent d'expertise pour examiner correctement les abstractions en cours de fusion. Airlie a répondu que les responsables fusionnent désormais de nombreuses API C sans vraiment comprendre comment elles fonctionnent. De nombreuses erreurs ont été commises au cours du processus, mais « nous sommes toujours là ». Lorsque des choses s’avèrent être cassées, elles peuvent être réparées, et cela se produira plus rapidement si le code remonte en amont.
Ted Ts'o s'est dit préoccupé par le fardeau que l'ajout du code Rust imposerait aux responsables. Les développeurs de Rust établissent des normes plus élevées que celles fixées par le passé, a-t-il déclaré. Fusionner de bonnes abstractions est une chose, mais qui est responsable de la révision des pilotes et comment les modifications à l'échelle de l'arborescence seront-elles gérées ? L’effort de Rust, a-t-il dit, arrive à un point où il touche une partie croissante de la communauté.
Williams a souligné que durant la session précédente, la difficulté de faire migrer les sous-systèmes du noyau vers de nouvelles API avait été évoquée ; maintenant, dit-il, on parle de passer à un tout nouveau langage. Hellwig a déclaré que le vrai problème est que les liaisons Rust ont tendance à fonctionner différemment des API C pour lesquelles elles fournissent des abstractions ; les nouvelles API sont peut-être meilleures, mais ce sont toujours des API complètement nouvelles. Ce qu’il faudrait faire, dit-il, c’est d’abord corriger les API C afin qu’elles soient directement utilisables par le code Rust. Il a proposé que, pour chaque sous-système envisageant d'introduire du code Rust, un an ou deux soient d'abord consacrés au nettoyage de ses API dans ce sens. Ojeda a déclaré que ce type d'amélioration de l'API s'était déjà produit dans certains sous-systèmes.
Linus Torvalds a déclaré qu'il voyait un fossé entre le système de fichiers et les responsables des pilotes. Les développeurs du côté des systèmes de fichiers ont tendance à être plus conservateurs, tandis que le monde des pilotes « c'est le Far West ». Les auteurs de pilotes ont tendance à ne pas comprendre la concurrence, a-t-il déclaré, et une grande partie du code est défectueux et irréparable. Il n’est donc pas surprenant qu’il y ait un intérêt à introduire un langage qui prenne mieux en charge l’écriture d’un code correct et sûr.
Brauner a déclaré que Rust peut aider à résoudre de nombreux problèmes, car le compilateur peut empêcher de nombreux bogues de pénétrer dans le noyau. Mais il s'inquiétait de savoir s'il y aurait un support pour le mainteneur et le développement dans quelques années. Airlie a de nouveau mentionné les développeurs avec du code hors arborescence nécessaire au code Rust; Cook a répondu que les personnes qui supervisent ce code sont des responsables, et que l'introduire entraînerait les responsables avec lui. Airlie a ajouté que ces responsables sont le genre de jeunes développeurs que la communauté du noyau aimerait attirer.
Ts'o a demandé quand la communauté se sentirait suffisamment en confiance pour pouvoir avoir des modules dont la seule implémentation est dans Rust. Binder pourrait être un bon début, a-t-il déclaré, peut-être suivi par un pilote dont l'utilisation serait plus large. Airlie a déclaré qu'il envisageait un pilote graphique virtuel qui réimplémenterait un pilote C existant. Il existe également le pilote pour les GPU Apple M1. Il ressent une forte pression pour l'amener en amont et se demande s'il y a une raison pour laquelle il devrait le garder à l'écart. Après cela, il adorerait voir une réécriture du pilote Nouveau pour les GPU NVIDIA.
Arnd Bergmann a déclaré que ces pilotes pourraient être OK, mais qu'il faudra un peu plus de temps avant que quelque chose comme un pilote de clavier puisse être fusionné ; La chaîne d'outils n'est tout simplement pas prête, a-t-il déclaré, pour un pilote qui serait largement utilisé. Cela a conduit à une question sur les mises à niveau fréquentes de version observées dans le noyau, qui est passé à Rust 1.73.0 pour 6.7. Ce processus de mise à niveau finira par s'arrêter et une version minimale de Rust sera définie une fois que les fonctionnalités importantes dont dépend le noyau se seront stabilisées. Il a déclaré qu'il travaillait pour intégrer le code du noyau dans les tests d'intégration continue de Rust afin de garantir qu'il continue de fonctionner à mesure que le compilateur et le langage évoluent.
Bergmann a déclaré qu'il n'avait pas l'intention d'examiner sérieusement le langage jusqu'à ce qu'il puisse être compilé avec GCC. Torvalds a répondu que, même s'il avait l'habitude de trouver des problèmes dans le compilateur LLVM Clang, il est désormais plus susceptible de rencontrer des problèmes avec GCC ; il construit maintenant avec Clang. Ojeda a déclaré qu'il travaillait à la recherche de ressources de développement pour gccrs ; le projet repose actuellement sur plus de 800 correctifs hors arborescence et a encore beaucoup de travail à faire en plus. Le soutien du CCG prendra du temps, a-t-il déclaré.
Ts'o s'est plaint du fait que le langage n'est toujours pas entièrement stable. Cela pourrait constituer un problème particulier pour la communauté informatique confidentielle ; ils sont préoccupés par la sécurité et, par conséquent, par les rétroportages vers des noyaux supportant à long terme. Mais si ces noyaux sont sur des versions Rust différentes, ces rétroportages seront problématiques. Ojeda a déclaré que, bien qu'il s'agisse d'une "idée folle", le rétroportage des mises à niveau de version pourrait être envisagé. Il ne pense cependant pas que le taux de changement sera suffisamment élevé pour constituer un problème.
En conclusion, Torvalds a souligné qu'il y avait eu des problèmes au fil des années avec les changements de GCC qui cassaient le noyau ; la même chose arrivera sûrement avec Rust, mais ce sera finalement la même chose. La séance, bien au fil du temps, a été interrompue à ce stade. Reste à savoir si la communauté du noyau a réellement conclu à son engagement envers Rust ; il y aura presque certainement des Pull Request ajoutant du code Rust important dans un avenir proche.
Source : Avis des mainteneurs
Et vous ?
Quels sont les avantages et les inconvénients de Rust par rapport au C pour le code du noyau ? Pourquoi le langage C pourrait encore avoir de longues années devant lui ? Le C a-t-il vraiment besoin d’un remplaçant en matière de programmation système ? Le problème avec le C n’est-il pas plutôt le mauvais usage que certains développeurs en font ?Voir aussi :
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