Linux内核C语言将升级
根据 Linux 内核邮件列表的消息,社区近日讨论了是否要为内核采用现代 C 语言标准。 |
虽然 Linux 内核在快速发展,但它同时依赖着一些非常古老的工具,其中之一就是内核代码仍在使用1989年版本的 C 语言标准——此标准在30多年前内核项目启动之前就已经编写完成。从讨论结果来看,这一情况有望在5.18版本内核中改变。
Jakob Koschel 在向 Linus Torvalds 递交的补丁(https://lkml.org/lkml/2022/2/17/1032)中修复了内核链表相关的预测执行漏洞。
起因是 Jakob 发现了一个问题,Linux 内核广泛使用由 struct list_head 定义的双向链表:
structlist_head{ structlist_head*next,*prev;};
这种结构体通常被嵌入到其他结构体中,通过这种方式,开发者可以使用任何感兴趣的结构类型制作链表。除此之外,内核还提供了大量可用于遍历和操作链表的函数和宏。其中之一是 list_for_each_entry(),这是一个伪装成控制结构的宏。要了解如何使用此宏,请假设内核包含如下结构:
structfoo{intfooness;structlist_headlist;};
list 成员可用于创建 foo 结构体的双向链表,假设我们有一个叫做 foo_list 的结构声明作为此类链表的头,使用以下代码可以遍历此列表:
struct foo *iterator; list_for_each_entry(iterator, &foo_list, list) { do_something_with(iterator); } /* Should not use iterator here */
list 参数告诉宏在 foo 结构中 list_head 结构体的名称。此循环将为列表中的每个元素执行一次,迭代器指向该元素。由此导致了 USB 子系统中的一个 bug:传递给该宏的迭代器在退出宏后还能被使用。
Koschel 通过重新编写有问题的代码,以在循环后停止使用迭代器来解决问题。
不过 Linus 却对补丁修复的问题表示不解,也没有看到它与预测执行漏洞的关系。Koschel 对此进行了进一步解释,对此 Linus 认为这只是一个普通的 bug。但不久之后 Linus 发现了问题的根源所在:传递给列表遍历宏的迭代器,必须在循环本身之外的范围内声明。
随后,Linus 认为也许可以采用更直接的修复如块级变量声明。但 C89不支持,而1999年发布的 C99标准支持。所以 Linux 内核也许是时候转向使用 C99标准了。
Linus 说到,内核代码一直停留在 C89的原因之一是编译器 gcc 的旧版本会出现奇怪的问题,导致初始化程序被破坏。不过现在内核要求的 GCC 最低版本已经提高到了 v5.1,那些 bug 可能不再相关了。
另一位密切关注架构编译器问题的内核开发者 Arnd Bergmann 提议直接升级到 C11甚至 C2x,尽管他不确定 C11是否会带来任何对内核有用的新内容。不过如果升级到 C17或 C2x,会破坏对 gcc-5/6/7的支持,因此升级到 C11更容易实现,而且跨越太大内核社区未必接受。
Linus赞成了这个想法,在 Bergmann确认应该可以这样做之后,Linus宣布将在下一个内核版本 v5.18中尝试使用 C11标准。如果一切顺利,下一个内核版本使用的 C 语言标准有望升级到 C11。
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