Asterinas 0.18.0 发布：迈向安全容器（Kata）与机密容器（CoCo）

星绽（Asterinas）社区高兴地宣布，全新版本 0.18.0 正式发布！

本次发布最大的看点，是星绽已经可以作为基于虚拟机的 Kata Containers 与 Confidential Containers 的客户机 OS ，为这一安全攸关场景提供一个比 Linux 更加安全可靠的内核选项。为此， 0.18.0 新版一口气交付了许多重要特性：命名空间 （新增 IPC 与 cgroup 命名空间，并在 /proc/[pid]/ns 下提供 nsfs）、cgroups （PID 子控制器与部分 CPU 子控制器）、用于与宿主机共享文件系统的 virtio-fs 、为系统引入硬件熵源的 virtio-rng （/dev/hwrng），以及一套完全重写的 vsock，用于打通宿主机与客户机之间的通信。

用户态调试也在这一版本中正式登场。我们实现了 ptrace 系统调用，并配齐了它的核心操作------ PTRACE_SETOPTIONS、PTRACE_SYSCALL 以及 PTRACE_PEEK/POKE。正是这些能力，让 GDB 、strace 等广受欢迎的调试工具得以在 Asterinas 上运行，并配套提供了经过验证的使用文档与 CI 持续保障。

本次发布还对存储栈做了一次重大升级：ext2 文件系统被全面重写 ，块设备层迎来全新的 NVMe 驱动 ，VFS 则新增了 Dentry重校验（revalidate）机制 ，并对页缓存（page cache）进行了重构。几项工作叠加，换来的是一个更可靠、也更有能力的存储栈。

最后，Asterinas NixOS 对真实世界软件的覆盖面大幅扩张------已验证可用的热门软件包超过 100 款 ，其中不乏 Codex 、QEMU 和 Firefox 这样的重量级选手。为了让这份不断增长的"软件清单"持续可用，我们还集成了一系列新的测试套件，包括 kselftest 、xfstests ，以及 Go 、Python 、JDK 各自的标准单元测试套件。

以上是本次发布的几条主线。下面，我们按模块梳理这一版本的主要变更，方便希望深入了解的读者按图索骥。

Asterinas NixOS

为 Asterinas NixOS 测试套件搭建框架
补充更多已验证应用的文档
为热门应用添加测试
在 Asterinas NixOS 上运行 Go 标准库测试
在 Asterinas NixOS 上运行 JDK 测试
在 Asterinas NixOS 上运行 Python 回归测试
为虚拟化应用添加 QEMU 测试
支持 ARCH_GET_GS/ARCH_SET_GS 以运行 Firefox

Asterinas 内核

进程管理：

重构 PidFile 并新增 pidfd_getfd 系统调用、新增 pidfd_send_signal 系统调用，以及让 PidFile 语义对齐 POSIX
修复加载损坏 ELF 文件时的错误行为

Ptrace：

新增 ptrace 系统调用
支持基于 ptrace 的调试
新增 PTRACE_SETOPTIONS、PTRACE_SYSCALL 与 PTRACE_PEEK/POKE_TEXT/DATA
为 GDB 与 strace 提供（内核侧）补丁、经验证的使用文档与 CI
支持通过 /proc/[pid]/mem 强制写入
新增 Yama ptrace 作用域

信号与 IPC：

修正 sigsuspend 并修复其他多项信号行为
修复 System V 信号量中的大量 bug

内存管理：

尊重 mmap 的地址提示（address hint）
修复多个 MM 系统调用中错误的返回码及其他问题行为

文件系统：

VFS
- 新增伪 Path
- 重构 Metadata 的字段并修正伪文件系统的设备 ID
- 为 open/openat 实现 O_TMPFILE 支持
- 实现 pivot_root 系统调用
- 重构页缓存实现，并修复一处会将未初始化内存泄露到用户态的页缓存 bug
- 引入 Dentry 重校验机制
virtio-fs
- 在 Asterinas 中支持 virtio-fs
Ext2
- 重写 ext2 文件系统
Procfs
- 新增 /proc/mounts、/proc/[pid]/auxv、/proc/[tid]、/proc/[pid]/maps 的更多条目以及 mountstats

套接字与网络：

重写 vsock
新增初步的 IPv6 支持
在缺少 CAP_NET_BIND_SERVICE 时拒绝绑定特权端口
修复若干 UDP 问题

命名空间与 cgroups：

支持 nsfs（/proc/[pid]/ns）
支持 IPC 命名空间
支持 cgroup 命名空间
实现 cgroup PID 子控制器
新增部分 cgroup CPU 子控制器，提供 cpu.stat 统计信息与占位的 cpu.weight/cpu.max 限制文件
绑定挂载命名空间文件

安全：

实现 capabilities 以及以 root 身份执行程序
实现 capability bounding set 支持
修复凭证相关的系统调用并加以清理
新增初步的 LSM 框架

设备：

块设备与 NVMe
- 新增 NVMe 驱动

PCI
- 改进 PCI 设备枚举与探测
- 从 FDT/ACPI 获取 PCI 总线范围，并在 x86 上支持 PCI ECAM

TTY 与控制台

- 支持多 TTY
- 支持 NS16550A UART 控制台、/dev/ttyS0 以及 console=ttyS0
- 键盘相关增强

VirtIO

- 支持 virtio-rng 并以 /dev/hwrng 暴露
- 将 virtqueue 视为不可信，并在 aster-virtio 中使用可失败的内存分配

- 新增 TSM-MR（测量寄存器）sysfs 支持

测试：

接入 Linux kselftest 测试套件
接入 xfstests 测试套件

其他：

新增通用系统调用表
引入内核参数框架

Asterinas OSTD 与 OSDK

OSTD：

用 OSTD 自有的日志 API 替换 log crate
基于 zerocopy 重构 Pod
重构 DMA API
新增用于类型化内存拷贝的 Memcpy/Memset trait 框架

其他：

新增 ARM（aarch64）上的 Docker 开发环境

Asterinas Book

新增编码规范
新增 OSTD 的健全性（soundness）分析
新增 Kata Containers 相关文档
新增机密容器（CoCo）相关文档

致谢贡献者

本次发布离不开 36 位贡献者的辛勤付出。感谢你们出色的工作！

Ruihan Li（191 commits）
jiangjianfeng（92 commits）
Wang Siyuan（72 commits）
Qingsong Chen（64 commits）
Chen Chengjun（59 commits）
Tate, Hongliang Tian（52 commits）
Tao Su（46 commits）
Zhang Junyang（36 commits）
zjp（26 commits）
li041（23 commits）
Xinyi Yu（23 commits）
Marsman1996（18 commits）
wyt8（17 commits）
Aaron Chen（9 commits）
zzj-5341（9 commits）
Chaoqun Zheng（8 commits）
Hsy-Intel（7 commits）
Cautreoxit（4 commits）
Chao Liu（4 commits）
Junrui Luo（4 commits）
Ray Lee（4 commits）
rikosellic（4 commits）
TankTechnology（4 commits）
Zhenchen Wang（4 commits）
Yuke Peng（3 commits）
Zhihang Shao（3 commits）
yyda（3 commits）
Arthur Paulino（1 commit）
Jakob Hellermann（1 commit）
Linermao（1 commit）
lxh（1 commit）
Shen Bowen（1 commit）
Wei Zhang（1 commit）
wrj97（1 commit）
YanLien（1 commit）
zzjrabbit（1 commit）

Asterinas 是一个用 Rust 编写、兼容 Linux ABI 的框内核（framekernel）操作系统，致力于在保持高性能的同时，提供更强的内存安全与可靠性保障。欢迎访问我们的 GitHub 仓库，给我们点亮一颗 Star，或加入社区一起共建！

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Gitub:

https://github.com/asterinas/asterinas