[Программирование, Java, Разработка под Android, Rust] Rust — теперь и на платформе Android (перевод)

Ответить на тему

Автор

Сообщение

news_bot ^®

Стаж: 6 лет 7 месяцев
Сообщений: 27286

news_bot ^® написал(а)
10-Апр-2021 17:31

Цитировать

Корректность кода на платформе Android является наиважнейшим аспектом в контексте безопасности, стабильности и качества каждого релиза Android. По-прежнему сложнее всего вытравливаются ошибки, связанные с безопасностью памяти и попадающиеся в коде на С и C++. Google вкладывает огромные усилия и ресурсы в обнаружение, устранение багов такого рода, а также в уменьшение вреда от них, старается, чтобы багов в релизы Android проникало как можно меньше. Тем не менее, несмотря на все эти меры, ошибки, связанные с безопасностью памяти, остаются основным источником проблем со стабильностью. На их долю неизменно приходится ~70% наиболее серьезных уязвимостей Android.Наряду с текущими и планируемыми мероприятиями по улучшению выявления багов, связанных с памятью, Google также наращивает усилия по их предотвращению. Языки, обеспечивающие безопасность памяти – наиболее эффективные и выгодные средства для решения этой задачи. Теперь в рамках проекта Android Open Source Project (AOSP) наряду с языками Java и Kotlin, отличающимися безопасностью памяти, поддерживается и язык Rust, предназначенный для разработки операционной системы как таковой. Системное программированиеУправляемые языки, в частности, Java и Kotlin, лучше всего подходят для разработки приложений под Android. Эти языки проектировались в расчете на удобство использования, портируемость и безопасность. Среда исполнения Android (ART) управляет памятью так, как указал разработчик. В операционной системе Android широко используется Java, что фактически защищает большие участки платформы Android от багов, связанных с памятью. К сожалению, на низких уровнях ОС Android Java и Kotlin бессильны.

На низких уровнях ОС нужны языки для системного программирования, такие как C, C++ и Rust. При проектировании этих языков приоритет отдавался контролируемости и предсказуемости. Они обеспечивают доступ к низкоуровневым ресурсам системы и железу. Они обходятся минимальными ресурсами, прогнозировать их производительность также сравнительно просто.
При работе с C и C++ разработчик отвечает за управление сроком жизни памяти. К сожалению, при такой работе легко допустить ошибки, особенно при работе со сложными и многопоточными базами кода.Rust предоставляет гарантии по поводу безопасности памяти, так как использует сочетание проверок во время компиляции, чтобы обеспечить соблюдение времени жизни объектов и владение ими, а также проверки во время исполнения и таким образом гарантировать валидность обращений к памяти. Такая безопасность действительно обеспечивается, а производительность остается не меньшей, чем при работе с C и C++.Пределы работы в песочницеЯзыки C и C++ не дают таких же гарантий безопасности, как Rust, и требуют надежной изоляции. Все процессы Android укладываются в песочницу, и мы придерживаемся правила двух, принимая решение, требуется ли для конкретной функциональности дополнительная изоляция и снижение привилегий. Правило двух формулируется просто: при наличии следующих трех вариантов действий, разработчики вправе выбрать лишь два из них.

В Android это означает, что, если код написан на C/C++ и разбирает потенциально небезопасный ввод, то он должен содержаться в жестко ограниченной песочнице без привилегий. Тогда как следование правилу двух хорошо помогает снижать тяжесть и повышать доступность уязвимостей, связанных с безопасностью, оно сопряжено с некоторыми ограничениями. Работа в песочнице – дорогое удовольствие; для ее обеспечения требуются новые процессы, которые сопряжены с дополнительными накладными расходами и провоцируют задержки, связанные с межпроцессной коммуникацией и дополнительным расходом памяти. Работа в песочнице не позволяет полностью исключить уязвимости в коде, а эффективность такой работы снижается при высокой плотности багов, позволяющей злоумышленникам сцеплять вместе множество уязвимостей сразу. Язык, обеспечивающий безопасность памяти, такой, как Rust, помогает преодолеть эти ограничения двумя способами:

Снижает плотность багов в нашем коде, тем самым повышая эффективность применяемой песочницы.
Снижает потребность в использовании песочницы, поскольку предоставляет новые возможности, которые более безопасны в работе и одновременно менее требовательны к ресурсам.

Что же насчет всего имеющегося C++?Разумеется, если мы введем новый язык программирования, это никак не поможет нам с исправлением уже имеющихся багов в имеющемся коде на C/C++.

Вышеприведенный анализ возраста багов, связанных с безопасностью памяти (отсчитывается с момента их появления) позволяет судить, почему команда Android делает акцент на новых разработках, а не на переписывании зрелого кода на C/C++. Большинство багов возникает в новом или недавно измененном коде, причем, возраст около 50% багов составляет менее года. Некоторых может удивить, что сравнительно старые баги с памятью встречаются так редко, но выяснилось, что старый код как раз не требует экстренного вмешательства. Со временем программные баги выявляются и правятся, поэтому ожидается, что код, который поддерживается, но активно не разрабатывается, со временем полностью очистится от багов. При снижении количества и плотности багов повышается как эффективность работы в песочнице, так и эффективность обнаружения багов.Ограничения находимости баговВыявление багов при помощи надежного тестирования, очистки и фаззинга критически важно для повышения качества и корректности любых программ, в том числе, написанных на Rust. Ключевое ограничение, с которым в данном случае сталкиваются наиболее эффективные приемы проверки безопасности памяти – в том, что состояние ошибки должно быть спровоцировано в инструментированном коде, и только так его удастся заметить. Даже в коде, отлично покрытом тестами и фаззингом, множество багов проскальзывает в базу именно потому, что их не удалось спровоцировать.Еще одно ограничение связано с тем, что выявление багов масштабируется быстрее, чем их исправление. В некоторых проектахобнаруженные баги не всегда успевают исправить. Исправление багов – долгий и дорогостоящий процесс.

Каждый из вышеприведенных шагов обходится дорого, а если пропустить хотя бы один из них, то баг останется непропатчен у некоторых или даже у всех пользователей. Что касается сложных базах кода на C/C++, зачастую только считанные специалисты могут разработать и внедрить исправление, причем, даже при затрачивании существенных усилий на исправление багов, внесенные изменения бывают некорректными.Выявление багов проходит наиболее эффективно, когда баги относительно редки, и есть возможность устранять опасные баги с должной безотлагательностью, в качестве приоритетных задач. Чтобы можно было улучшить выявление багов, нужно в первую очередь предотвратить проникновение новых багов в базу кода.Предотвращение прежде всегоВ Rust модернизируется ряд языковых аспектов, что позволяет улучшить корректность кода:

Безопасность памяти – обеспечивается благодаря сочетанию проверок во время компиляции и во время выполнения.
Конкурентность данных – предотвращает гонку данных. Учитывая, насколько легко при этом становится писать эффективный потокобезопасный код, Rust обрел слоган «Безбоязненная Конкурентность».
Более выразительная система типов – помогает предотвратить логические ошибки при программировании (напр., обертки нового типа, варианты перечислений с содержимым).
Ссылки и переменные по умолчанию являются неизменяемыми – что помогает разработчику следовать безопасному принципу наименьших привилегий. Программист помечает ссылку или переменную как изменяемые, только если в самом деле намерен сделать их таковыми. Притом, что в C++ есть const, эта возможность обычно используется нечасто и несогласованно. Напротив, компилятор Rust помогает избегать случайных аннотаций об изменяемости, так как выдает предупреждения об изменяемых значениях, которые никогда не меняются.
Улучшенная обработка ошибок в стандартных библиотеках – потенциально провальные вызовы обертываются в Result, и поэтому компилятор требует от пользователя проверять возможность провала даже для функций, не возвращающих необходимого значения. Это позволяет защититься от таких багов как уязвимость Rage Against the Cage, возникающая из-за необработанной ошибки. Обеспечивая легкое просачивание ошибок при помощи оператора ? и оптимизируя Result с расчетом на низкие издержки, Rust стимулирует пользователей писать все потенциально провальные функции в одном и том же стиле, благодаря чему все они получают ту же защиту.
Инициализация – требует, чтобы все переменные инициализировались перед началом использования. Исторически сложилось, что неинициализированные уязвимости памяти были в Android причиной 3-5% уязвимостей, связанных с безопасностью. В Android 11, чтобы сгладить эту проблему, стала применяться автоматическая инициализация памяти на C/C++. Однако, инициализация в ноль не всегда безопасна, особенно для таких штук, как возвращаемые значения, и в этой области может стать новым источником неправильной обработки ошибок. Rust требует, чтобы любая переменная перед использованием инициализировалась в полноценный член своего типа. Тем самым избегается проблема непреднамеренной инициализации небезопасного значения. Подобно Clang в C/C++, компилятор Rust знает о требовании инициализации и позволяет избежать потенциальных проблем производительности, связанных с двойной инициализацией.
Более безопасная обработка целых чисел – Очистка во избежание включена в отладочных сборках Rust по умолчанию, что стимулирует программистов указывать wrapping_add, если действительно предполагается допустить переполнение при расчетах, или saturating_add – если не предполагается. Очистка при переполнении в дальнейшем должна быть включена для всех сборок Android. Кроме того, при всех преобразованиях целочисленных типов применяются явные приведения: разработчик не может сделать случайного приведения в процессе вызова функции при присваивании значения переменной или при попытке выполнять арифметические операции с другими типами.

Что дальшеВведение нового языка на платформу Android – серьезное предприятие. Существуют такие связки инструментов и зависимости, которые необходимо поддерживать, тестовая инфраструктура и оснащение, которые потребуется обновить. Также придется дополнительно обучить разработчиков. Это проект не на один год. Следите за обновлениями в блоге Google.
===========
Источник:
habr.com
===========
===========
Автор оригинала: Jeff Vander Stoep, Stephen Hines
===========Похожие новости:

Теги для поиска: #_programmirovanie (Программирование), #_java, #_razrabotka_pod_android (Разработка под Android), #_rust, #_rust, #_c++, #_java, #_android, #_kompiljatory (компиляторы), #_programmirovanie (программирование), #_bezopasnost_mobilnyh_prilozhenij (безопасность мобильных приложений), [url=https://torrents-local.xyz/search.php?nm=%23_blog_kompanii_izdatelskij_dom_«piter»&to=0&allw=0&o=1&s=0&f%5B%5D=820&f%5B%5D=959&f%5B%5D=958&f%5B%5D=872&f%5B%5D=967&f%5B%5D=954&f%5B%5D=885&f%5B%5D=882&f%5B%5D=863&f%5B%5D=881&f%5B%5D=860&f%5B%5D=884&f%5B%5D=865&f%5B%5D=873&f%5B%5D=861&f%5B%5D=864&f%5B%5D=883&f%5B%5D=957&f%5B%5D=859&f%5B%5D=966&f%5B%5D=956&f%5B%5D=955]#_blog_kompanii_izdatelskij_dom_«piter» (
Блог компании Издательский дом «Питер»
)[/url], #_programmirovanie (
Программирование
), #_java, #_razrabotka_pod_android (
Разработка под Android
), #_rust

Профиль ЛС

Ответить на тему

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 22-Сен 04:31
Часовой пояс: UTC + 5