第三届中国Rust开发者大会 Rust HTTP 协议栈在终端通信场景的实践 胡凯 hukai45@huawei.com 华为 公共开发部 嵌入式软件能力中心 什么是 HTTP 协议？ ⚫ HTTP 协议介绍 目录 终端场景下 HTTP 协议的主要使用场景，以及需要思考的问题。 ⚫ 终端 HTTP 通信场景浅析 我们当前结合 Rust 和终端通信场景的实践的简单介绍。 ⚫ Rust Rust 与终端 HTTP 通信场景结合 介绍 Rust 与 HTTP 协议栈结合的业界实现。 ⚫ Rust 与 HTTP 协议 HTTP 协议介绍 Part 01 什么是 HTTP 协议？ Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China HTTP 协议介绍 HTTP Secure，缩写：HTTPS）是一种通过计算 机网络进行安全通信的传输协议。HTTPS经由HTTP进行通信，但利用SSL/TLS来加密数据包。 Rust 与 HTTP 协议 Part 02 介绍 Rust 与 HTTP 协议栈结合的业界实现 Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China

• 异步编程的共同优势 • async/await 关键字 • 用户态调度 • Async Rust 的独特优势 • Ownership 与 Lifetime • 无栈协程 Async Rust 回顾 Rust 的无栈协程抽象 — Future Async Rust 回顾 • 通过 poll 驱动的状态机 • 组合嵌套为调度单元： Task • async fn 语法糖 Async • 痛点：观测与调试工具无法理解灵活的执行逻辑 • Backtrace 不够直观 ( 调用栈 -> 调用树 ) • Tracing 无法追踪调用关系的变化 Async Rust 观测与调试的痛点 Async Rust 回顾 • 特性：用户态调度的无栈协程 • Pending Task 不存在栈空间 • 痛点：观测与调试工具无法还原 Pending Task 的执行状态 • 难以得知 Await-Tree 的 设计原理与实现 2 回顾 Async Rust 的设计与痛点 1 Await-Tree 的 应用与真实案例 3 设计目标 Await Tree 的设计原理与实现 • 追踪关键 Future 的生命周期和控制流 • Init, First Poll, Pending, Next Poll, Ready, Cancel • 实时将 Task 的执行状态维护为一棵树

和经验丰富的开发者的仔细审核代码来捕捉。在 Rust 中，编译器充当了守门员的角色，拒绝 编译包含这些难以察觉的错误的代码，包括并发错误。通过与编译器合作，团队可以将时间集 中在程序逻辑上，而不是追踪 bug。 Rust 也为系统编程世界带来了现代化的开发工具： • Cargo 是内置的依赖管理器和构建工具，它能轻松增加、编译和管理依赖，并使依赖在 Rust 生态系统中保持一致。 • Rustfmt 我们将数组的值写成在方括号内，用逗号分隔： 文件名：src/main.rs fn main() { let a = [1, 2, 3, 4, 5]; } 当你想要在栈（stack）而不是在堆（heap）上为数据分配空间（第四章将讨论栈与堆的更多 内容），或者是想要确保总是有固定数量的元素时，数组非常有用。但是数组并不如 vector 类 型灵活。vector 类型是标准库提供的一个 允许 增长和缩小长度的类似数组的集合类型。当不 变量名为 a 的数组将包含 5 个元素，这些元素的值最初都将被设置为 3 。这种写法与 let a = [3, 3, 3, 3, 3]; 效果相同，但更简洁。 访问数组元素 数组是可以在栈 (stack) 上分配的已知固定大小的单个内存块。可以使用索引来访问数组的元 素，像这样： 文件名：src/main.rs fn main() { let a = [1, 2, 3, 4

试和经验丰富的开发者的仔细审核代码来捕捉。在 Rust 中，编译器充当了守门员的角色，拒 绝编译包含这些难以察觉的错误的代码，包括并发错误。通过与编译器合作，团队可以将时间 集中在程序逻辑上，而不是追踪 bug。 Rust 也为系统编程世界带来了现代化的开发工具： • Cargo 是内置的依赖管理器和构建工具，它能轻松增加、编译和管理依赖，并使依赖在 Rust 生态系统中保持一致。 • Rustfmt 我们将数组的值写成在方括号内，用逗号分隔的列表： 文件名：src/main.rs fn main() { let a = [1, 2, 3, 4, 5]; } 当你想要在栈（stack）而不是在堆（heap）上为数据分配空间（第四章将讨论栈与堆的更多 内容），或者是想要确保总是有固定数量的元素时，数组非常有用。但是数组并不如 vector 类 型灵活。vector 类型是标准库提供的一个 允许 增长和缩小长度的类似数组的集合类型。当不 5]; 变量名为 a 的数组将包含 5 个元素，这些元素的值最初都将被设置为 3。这种写法与 let a = [3, 3, 3, 3, 3]; 效果相同，但更简洁。 访问数组元素 数组是可以在栈 (stack) 上分配的已知固定大小的单个内存块。可以使用索引来访问数组的元 素，像这样： 文件名：src/main.rs fn main() { let a = [1, 2, 3, 4

...................................... 71 6.4 堆，栈，BOX............................................................................... 74 6.4.1 堆和栈 .................................................. // 变量 a 和 c 的作用域结束 尽管可以编译通过，但这是一段非常糟糕的代码，变量 a 和 c 都是局部变量， 函数结束后将局部变量 a 的地址返回，但局部变量 a 存在栈中，在离开作用域 后，局部变量所申请的栈上内存都会被系统回收，从而造成了 Dangling Pointer 的问题。这是一个非常典型的内存安全问题。很多编程语言都存在类 似这样的内存安全问题。 再来看变量 c，c x } 3.4 高级所有权 前面三小节未大量涉及到关于所有权中的比较高级用法。 3.4.1.函数传递参数和返回参数类似于 let 语句 在 rust 中，函数是存放在函数栈，为了更为快速的运行。 函数输入参数的传递和返回参数的赋值类似于 let 语句，都看传递的参数和返 回的参数是否实现了 copy trait。 如果实现了 copy trait，那么就不会夺走它的所有权，标识符在函数外部还可

cap: usize, len: usize, } Very big data in the heap ... ptr cap len ptr cap len 栈(Stack) 堆(Heap) 浅拷贝(Shallow Copy) 附加Move语义 Drop & RAII 变量(bindings)和资源(resources)的关系 Resources: 同一个变量可能持有资源也可能不持有资源； 同一时刻有且只有一个变量唯一持有(Owns)某个资源。 持有资源的变量超出作用域或被另赋新值时，自动调用 资源析构函数(Drop)，无论该资源在堆上还是栈上。 Rust的RAII青出于蓝而胜于蓝（蓝=C++） (std::unique_ptr) Borrowing（租借使用权） Shared borrow (多人共享/只 读) Mutable i32 { &self.x } struct Foo<'a, T: 'a> { x: &'a T, } Borrow Checker Borrowck是编译器内部组件，负责在 “编译期” 追踪审查引 用的有效性，是保证内存安全的重要功臣。运行时零开销。 fn main() { let mut v = vec![0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]; let deleted

日语版本译者：@CoinEZ-JPN 和@momotaro1105。 • 意大利语版本译者：@henrythebuilder 和@detro。 如果你想协助翻译，请参阅翻译说明，了解如何开始翻译工作。翻译工作可通过此议题追踪。 16 第 2 部分 使用Cargo 开始了解 Rust 后，你很快就会遇到 Cargo，这是 Rust 生态系统中用于构建和运行 Rust 应用的标准工 具。在这里，我们想简要介绍一下什么是 19.1 回顾：程序的内存分配 程序通过以下两种方式分配内存： • 栈：局部变量的连续内存区域。 – 值在编译时具有已知的固定大小。 – 速度极快：只需移动一个栈指针。 – 易于管理：遵循函数调用规则。 – 优秀的内存局部性。 • 堆：函数调用之外的值的存储。 – 值具有动态大小，具体大小需在运行时确定。 – 比栈稍慢：需要向系统申请空间。 – 不保证内存局部性。 示例 Creating trait 的类型可能大小不同。因此，上例中不可能具有像 Vec 这样的项。 • 可通过“dyn Pet”这个方法向编译器告知实现“Pet”的动态大小类型。 • 在本例中，pets 在栈上分配内存，矢量数据存储在堆上。这两个矢量元素是 胖指 ： – 胖指针属于全角指针。它包含两个部分：指向实际对象的指针，以及指向该特定对象的 Pet 实 现的虚拟方法表 (vtable) 的指针。

都隐藏着精 妙的算法思想。 同样，数据结构无处不在：大到社会网络，小到地铁线路，许多系统都可以建模为“图”；大到一个国家，小 到一个家庭，社会的主要组织形式呈现出“树”的特征；冬天的衣服就像“栈”，最先穿上的最后才能脱下； 羽毛球筒则如同“队列”，一端放入、另一端取出；字典就像一个“哈希表”，能够快速查找目标词条。 本书旨在通过清晰易懂的动画图解和可运行的代码示例，使读者理解算法和数据结构的核心概念，并能够通 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 第 5 章 栈与队列 90 5.1 栈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.2 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。

都隐藏着精 妙的算法思想。 同样，数据结构无处不在：大到社会网络，小到地铁线路，许多系统都可以建模为“图”；大到一个国家，小 到一个家庭，社会的主要组织形式呈现出“树”的特征；冬天的衣服就像“栈”，最先穿上的最后才能脱下； 羽毛球筒则如同“队列”，一端放入、另一端取出；字典就像一个“哈希表”，能够快速查找目标词条。 本书旨在通过清晰易懂的动画图解和可运行的代码示例，使读者理解算法和数据结构的核心概念，并能够通 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 第 5 章 栈与队列 90 5.1 栈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.2 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 第 5 章 栈与队列 90 5.1 栈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.2 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 递归：将问题分解为子问题 ?(?) = ?+?(?−1) ，不断（递归地）分解下去，直至基本情况 ?(1) = 1 时终止。 1. 调用栈 递归函数每次调用自身时，系统都会为新开启的函数分配内存，以存储局部变量、调用地址和其他信息等。 这将导致两方面的结果。 ‧ 函数的上下文数据都存储在称为“栈帧空间”的内存区域中，直至函数返回后才会被释放。因此，递归 通常比迭代更加耗费内存空间。 ‧ 递归调用函数会产生额