面向下一代卫星平台北邮人再获突破,研制了混合异构内核架构的卫星操作系统RROS
7月10日,USENIX ATC(Annual Technical Conference)会议开幕。北京邮电大学计算机学院(国家示范性软件学院)徐梦炜副教授、王尚广教授团队的论文“An Empirical Study of Rust-for-Linux: The Success, Dissatisfaction, and Compromise”荣获最佳论文奖(Best Paper Award)。这是国内高校首次以第一单位在ATC会议上斩获该奖项。
USENIX ATC是计算机系统结构方向最重要的国际会议之一,是中国计算机协会(CCF) 推荐的A类系统会议之一,在全球计算机系统领域极具影响力。会议内容涵盖虚拟化、操作系统、网络、故障检测、云计算和边缘计算等。本次会议共录用77篇论文,录用率仅为15.8%。此次北邮团队获奖论文被审稿人评价为“a strong paper”。此次论文的获奖为Rust重塑Linux操作系统提供了重要参考。
数字化浪潮正席卷全球,而操作系统是其中的软件基石,是几乎每一台计算机的核心模块。Linux作为全球最重要的操作系统,却始终饱受内存与线程相关Bugs的困扰,其根本原因之一是Linux由C语言构建,虽然C语言在性能方面具有很强的优势,却并不能给出内存与线程安全的保证,而Rust作为一种内存安全的编程语言,在可靠性和性能之间达到了很好的兼顾。因此,国内外陆续开始尝试使用Rust构建操作系统,其中最受关注的是Rust-for-Linux(RFL)社区,使用Rust重构Linux驱动子系统。
北京邮电大学计算机学院徐梦炜、王尚广老师带领的操作系统研发团队经过长期攻关,充分发挥Rust语言的安全可靠特性,面向下一代卫星平台,研制了混合异构内核架构的卫星操作系统RROS。RROS已经于2023年底搭载TY33卫星顺利升空,TY33在轨的8个月内,团队对RROS进行数百次实验,结果表明RROS运行状态良好,圆满完成既定科研及支撑任务。此外,RROS还积极拥抱开源并在生态方面做出持续努力:为上游社区RFL、EVL等贡献代码;积极适配RISC-V,LoongArch架构,与国内RustSBI项目携手构建完整的Rust可信基,进而打造独立、自主、可控的操作系统;努力兼容现有标准及应用协议,如POSIX标准、EVL标准、EtherCAT协议、ROS应用等。
此次获奖论文,以团队RROS开发过程为主要研究基础,对Linux子系统Rust-for-Linux(RFL)进行了首个实证调研分析:首先深入探索了Rust语言与Linux内核的融合过程,研究了RFL在安全性、性能和生态三个方面的表现,并总结了使用Rust进行内核开发的经验。这篇论文对于如何在Linux下使用Rust进行驱动开发具有重要的参考和借鉴意义;对于Rust驱动的安全性进行了初步研判,为后续构建安全的驱动子系统奠定了基础;对于Rust驱动性能进行详细测量,对文件/网络子系统的进一步重构提供了决策依据,初步的性能分析有利于RFL子系统的进一步发展。
RROS操作系统不仅在实时能力和通用能力上取得了进步,还可以对接丰富的AI计算资源,进一步承载异构的计算任务,将在今年年底进行卫星实机测试。测试成功之后,将赋予卫星异构计算的能力,在卫星通信、卫星边缘计算等方面承载智能化的业务需求,对我国卫星产业发展也将产生积极影响。