第三届中国Rust开发者大会 Rust OS 开源操作系统训练营的教与学 李明 清华大学 2023-6-17 Rust China Conf 2023 Rust OS 开源操作系统训练营的教与学 1 Rust OS 开源训练营的起因和发展 Title Title Title 开源操作系统训练营的起源（2020年） 陈渝老师 向勇老师 OS Tutorial Summer 影响并培养更多的人学会写操作系统 每年为高校和企业培养1000名操作系统开发人才 参加训练营要回答的三个问题 你为什么要来参加这个活动？ 为什么要以开源 的方式来参与？ 我们如何能把这些 知识技能学到？ Rust OS 开源操作系统训练营的教与学 2 开源训练营的总体规划和教学实践 教什么？怎么学？ 在读本科生 在读研究生 已工作 52% 18% 30% Rust 语言编程 RISC-V • 2022：米明恒《操作系统调试器VSCode插件系统架构设计与实现》 • 2023：周子琪/周毅《ArceOS在华山派CV1811H上的移植》 • 2023：齐呈祥《hypercraft 开源项目》 学习博客 http://rcore-os.cn/blog/ 学习操作系统，锤炼个人核心技能 # 个人成长 12周持续输入，考验耐力与坚持 # 连续培训 # 适度竞争 1 四阶段提升，不断增强学习成就感

com/zitsen CONTENTS 自 我 介 绍 T D e n g i n e t a o s X R u s t 使 用 TDengine: 时序数据库 TDengine 是一款开源、云原生的时序数据库（ Time Series Database ），专为物联网、工业互联网、金融、 IT 运维监控等场景设计并优化，具有极强的弹性伸缩能力。同时它还带有内建的缓存、流式计算、数据订阅等 Visualization Tool Grafana Web Based Management Tool 21,400+ 4,600+ 18,500+ 社区版开源 2019.07.12 集群版开源 2020.08.03 云原生版开源 2022.08.13 注 : GitHub 为截止 2023 年 5 月数据 TDengine 的 核 心 代 码 全 部 开 源 www.github.c INT, `phase` FLOAT) TAGS ( `groupid` INT, `location` VARCHAR(24)) TDengine - 业务模式 开源版 企业版 云服务版 核心功能开源 • SQL 支持 • 无模式写入 • 缓存 • 流计算 • 数据订阅 • 集群、高可用 高可靠、线性扩展 + 专业技术服务 • 边云数据复制 • 跨云 / 异地数据复制

State Output glam 代码质量高，使用简单，但是没有 AoSoA类型，跨端确定性难以保证 nalgebra 过于复杂，大量的泛型导致使用 不便，代码质量一般 其余开源 crates 完成度不高 Rust 开源数学库的痛点 写好数学库并不容易 • 充分利用目标平台指令集 – 大量的针对目标平台的SIMD优化 • 数学计算本质上是类似的 – 大量的相似代码 • Portable 影响跨端确定性的因素太多了 motphys-math 为高性能物理引擎量 身定制 增加了 AoSoA 类型， 并做了大量 SIMD 优化 增加了跨端确定性模 式 保证所有设备浮点计算结果 完全一致 性能超越目前开源的 Rust基础数学库 glam nalgebra ultraviolet Generic, procedure macro, or… Generic 表达力不足 不容易做精细性能优化 tera 模板生成分指令集优化的 Rust 代码 提供远超 Procedure Macro 的可读性和易用性 mathbench • 已有开源数学 crates 的 benchmark • motphys-math benchmark 超越开源 crates Benchmark motphys-math ultraviolet nalgebra ratio/nalgebra matrix2

华中科技大学 网络空间安全学院 2023年6月 本次演讲…… 关于我…… • 笔名洛佳 • 华中科技大学网络空间安全学院研一 在读（导师：周威老师） • 研究方向：物联网安全、系统安全 • 热爱开源，乐于尝试新技术 • RustSBI项目维护者 • 致力于向科研、教学和产业界推广 Rust语言 汲取Rust嵌入式和操作系统生态经验，总 结而成的新一代驱动开发方法。动、静态 基地址结合，高灵活性；一次开发，同时 分享性外设：以GPIO为例 • 从前级环境获取所有权，如从ROM 运行环境的#[entry]获得； • 配置GPIO状态后，只有对应外设类 型允许的操作函数能通过编译，否则 拒绝编译，避免不安全行为； • 开源标准抽象的功能，使用抽象规定 的调用方法。本芯片外设专属的功能 也可通过专有函数使用； • 用户代码简短易懂，容易编写和调 试，降低开发成本。 *BL808组件化驱动操作GPIO按钮和灯 https://github.com/oreboot/oreboot 致谢 • 感谢Rust语言让我拥有重新认识嵌入式、固件开发的机会。 • 感谢Rustcc嵌入式社区、TUNA嵌入式社区和华科网安的开源团队在关键问题上的答疑 解惑，社区的良好氛围对生态有非常大的帮助。 • 感谢@YdrMaster、@duskmoon314、@OrangeCMS和更多直接参与RustSBI开发的 贡献者，感谢@双

互联网的终局 创业 -> 种子 -> 天使 -> A -> B -> C -> … -> IPO 创业的目的是？ ➔ 赚钱盈利。建立一个好的平台，尽量粘住用户 代码：可能开源，可能不开源，绝大部分不开源。 数据？完全封闭。 ➔ 数据是护城河，是信息时代的石油。 互联网企业的发展模式 Web3? So-called Web3 ？ Where is the Next Stage

用户隐私问题 ● 代码安全 ● 隐藏成本高 ● 服务不可用 ● …… web 2.0 Vs web 3.0 去中心应用 – 解决方案 ● 分叉、链上治理 ● 用户拥有数据主权 ● 开源可审查 ● 分享权益 ● 永不离线 ● …… 协议： ● IPFS ● Matrix ● BitTorrent 特点： ● DHT ● 自驱动 ● 数据存储、索引 Chain-less contract Vs application chain app chain特点： ● Runtime 安全有开发者完全负责 ● 获取链上所有状态 ● 高度定制化，包括共识，通证，交易 方式 一个开源、模块化、可扩展的区块链开 发框架，涵盖了区块链的核心组件： ● Database layer ● P2P ● PoS ● Transaction pool ● Full / light client metadata session staking sudo system timestamp finality-grandpa and more ... 应用场景 去中心化技术的特点包括，永不离 线、开源审查、数据加密、保护隐 私、分享权益等。 随着区块链技术的发展，交易成本、 确认时间、能源消耗、安全性、互通 性都有极大地提升。 国际支付 金融交易 去中心自 治组织 信息登记 存证 应用链开发

Your Own Crypto: An Empirical Study of Vulnerabilities in Cryptographic Libraries”，MIT； • 对于8个大型、通用、开源的 C 与 C++ 密码库进行调研； • 现有的问题在于： • 密码库导致的一些错误，除了本身包含的一些算法错误以及内存错误，其他的一些问题出在用户的使用错 误，即文档、API、等相关说明的缺失； 无GC、无Runtime、无解释器 ü 零成本抽象 ü 后端LLVM优化 ü 支持C-ABI的FFI方式 ü 支持自定义内存分配器 Rust性能基本和C、C++持平，适用于系统级编程领域 ü 强大编译器 ü 全开源方式运作 ü Cargo ü Crates.io ü Docs.rs ü 自带测试框架 ü 支持跨平台 ü 多编程范式 ü 丰富的文档手册 高性能 高生产力 国密实现生态 Overview 性能优于 GmSSL； • TLS 由于与 GmSSL 支持的部分算法不同，仅对比了 TLS 1.2 应用数据传输性能，在 x86 架构下 优于或持平 GmSSL ； • 未来仍会持续优化，或计划开源。 Thank you！ 参考 References Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China • Transport Layer Security，https://en

算法犹如美妙的交响乐，每一行代码都像韵律般流淌。 愿这本书在你的脑海中轻轻响起，留下独特而深刻的旋律。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 2 0.1 关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 3 图 0‑1 本书主要内容 0.1.3 致谢 本书在开源社区众多贡献者的共同努力下不断完善。感谢每一位投入时间与精力的撰稿人，他们是（按照 GitHub 自动生成的顺序）：krahets、Gonglja、nuomi1、codingonion、Reano 第一行代码“Hello World!”的 美好回忆； ‧ 感谢校铨在知识产权方面提供的专业帮助，这对本开源书的完善起到了重要作用； ‧ 感谢苏潼为本书设计了精美的封面和 logo ，并在我的强迫症的驱使下多次耐心修改； ‧ 感谢 @squidfunk 提供的排版建议，以及他开发的开源文档主题 Material‑for‑MkDocs 。 在写作过程中，我阅读了许多关于数据结构与算法的教材和

算法犹如美妙的交响乐，每一行代码都像韵律般流淌。 愿这本书在你的脑海中轻轻响起，留下独特而深刻的旋律。 第 0 章 前言 www.hello‑algo.com 2 0.1 关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，内容清晰易懂、学习曲线平滑，引导初学者探索数据结构与算法的知识地图。 ‧ 源代码可一键运行，帮助读者在练习中提升编程技能，了解算法工作原理和数据结构底层实现。 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 第 0 章 前言 www.hello‑algo.com 3 图 0‑1 本书主要内容 0.1.3 致谢 本书在开源社区众多贡献者的共同努力下不断完善。感谢每一位投入时间与精力的撰稿人，他们是（按照 GitHub 自动生成的顺序）：krahets、coderonion、Gonglja、nuomi1、Reanon 第一行代码“Hello World!”的 美好回忆； ‧ 感谢校铨在知识产权方面提供的专业帮助，这对本开源书的完善起到了重要作用； ‧ 感谢苏潼为本书设计了精美的封面和 logo ，并在我的强迫症的驱使下多次耐心修改； ‧ 感谢 @squidfunk 提供的排版建议，以及他开发的开源文档主题 Material‑for‑MkDocs 。 在写作过程中，我阅读了许多关于数据结构与算法的教材和

算法犹如美妙的交响乐，每一行代码都像韵律般流淌。 愿这本书在你的脑海中轻轻响起，留下独特而深刻的旋律。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 2 0.1 关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 3 图 0‑1 本书主要内容 0.1.3 致谢 本书在开源社区众多贡献者的共同努力下不断完善。感谢每一位投入时间与精力的撰稿人，他们是（按照 GitHub 自动生成的顺序）：krahets、codingonion、nuomi1、Gonglja、Reano 第一行代码“Hello World!”的 美好回忆； ‧ 感谢校铨在知识产权方面提供的专业帮助，这对本开源书的完善起到了重要作用； ‧ 感谢苏潼为本书设计了精美的封面和 logo ，并在我的强迫症的驱使下多次耐心修改； ‧ 感谢 @squidfunk 提供的排版建议，以及他开发的开源文档主题 Material‑for‑MkDocs 。 在写作过程中，我阅读了许多关于数据结构与算法的教材和