Linux内核C语言将升级

Posted 2022-03-14 llawliet0001

导读	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:

structfoointfooness;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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