Rust如何在Linux上进行系统编程

Rust在Linux系统编程实战指南

一环境准备与工具链

使用 rustup 安装与更新工具链（推荐方式）：
- 安装：curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
- 验证：rustc --version、cargo --version
发行版打包安装（可选）：例如在 CentOS/RHEL 上可使用镜像脚本并设置环境变量，再用 rustc/cargo -v 验证。
安装完成后，常用工具：
- Cargo（构建与包管理）、rustfmt（格式化）、Clippy（静态检查）
若构建失败提示缺少链接器，安装系统构建工具与 gcc（如 yum groupinstall "Development Tools" && yum install gcc）。

二用户态系统编程常用能力

文件与命令行工具

标准库即可完成常见文件操作与参数解析，示例“复制文件”：

use std::env;
use std::fs;
use std::io::Result;

fn main() -> Result<()> {
    let args: Vec<String> = env::args().collect();
    if args.len() != 3 {
        eprintln!("Usage: {} <source> <destination>", args[0]);
        return Ok(());
    }
    fs::copy(&args[1], &args[2])?;
    Ok(())
}

运行：cargo run source.txt destination.txt

进程与信号
- 结合标准库与第三方库（如 nix、signal-hook）处理 SIGINT/SIGQUIT 等信号，构建具备“超时杀子进程”“优雅退出”能力的 mini-shell。
并发编程
- 线程与通道：std::thread + std::sync::mpsc
- 共享状态：Arc<Mutex<T>>、RwLock
- 原子操作：AtomicUsize 等
- 异步 I/O：基于 tokio 的 async/await 编写高并发网络服务
网络编程
- 使用 hyper 快速实现 HTTP 服务（示例监听 127.0.0.1:3000 返回 “Hello, Rust!”）。

三进阶 Linux 内核模块开发

前置条件
- 内核版本建议 6.1+（推荐 6.6+），Rust 工具链 1.79.0+
- 配置内核：启用 CONFIG_RUST=y、CONFIG_RUST_DEBUG_INFO=y、CONFIG_SAMPLES_RUST=y

示例模块（最小“Hello, Rust”内核模块）

// samples/rust/hello_rust.rs
use kernel::prelude::*;

module! {
    type: HelloRust,
    name: b"hello_rust",
    author: b"Your Name",
    description: b"A simple Rust kernel module",
    license: b"GPL",
}

struct HelloRust;

impl KernelModule for HelloRust {
    fn init() -> Result<Self> {
        pr_info!("Hello, Rust kernel module!\n");
        Ok(Self)
    }
}

impl Drop for HelloRust {
    fn drop(&mut self) {
        pr_info!("Goodbye, Rust kernel module!\n");
    }
}

Kbuild：obj-$(CONFIG_SAMPLES_RUST) += hello_rust.o 与 hello_rust-y := hello_rust.rs.o

编译与加载：

make M=samples/rust modules
sudo insmod samples/rust/hello_rust.ko
dmesg | tail
sudo rmmod hello_rust

生态现状
- Rust for Linux 正在逐步完善，提供核心抽象、C 绑定与模块框架，已覆盖设备模型、内存管理与文件系统等关键子系统的基础能力。

四项目脚手架与调试建议

常用 Cargo 命令
- 构建与运行：cargo build、cargo run
- 发布构建：cargo build --release
- 质量保障：cargo check、cargo test、cargo fmt、cargo clippy
- 文档：cargo doc --open
调试与诊断
- 用户态：结合日志库（如 env_logger）、strace/ltrace、gdb/rr
- 内核态：printk/pr_info（通过 dmesg 查看）、ftrace/perf、内核调试器（如 kgdb）
依赖选择
- 优先使用 稳定版 crate；必要时选择成熟生态（如 tokio、hyper、nix、signal-hook）
- 内核模块开发遵循内核树内 API 与构建系统约束，避免引入不稳定语言特性

以上路径覆盖了从用户态工具、并发与网络，到内核模块的全栈式系统编程实践。你可以先以标准库完成常见任务，再按需引入异步运行时与系统库，最后在内核层面探索 Rust for Linux 的安全抽象与模块框架。

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