Mit Open-Source-Projekten den Weg bahnen und mit Wettbewerben Energie sammeln, vivo Lanhe löst einen "Rust-Sturm" aus.

Wenn Künstliche Intelligenz beginnt, die digitale Grundlage von Endgeräten neu zu gestalten, wird das Betriebssystem, als der Schlüssel zwischen Rechenleistung, Daten und Hardware, gezwungen, sich von einem reinen Ressourcenplaner in den "Torhüter" intelligenter Dienste zu verwandeln. Doch in dieser Ära der Künstlichen Intelligenz, in der die Rechenleistung exponentiell wächst und die Interaktion immer komplexer wird, stehen traditionelle untere Systeme, die auf C/C++ aufbauen, wie ein Wolkenkratzer mit alternder Gründung, vor der ernsten Herausforderung der Speichersicherheit.

Dieser Konsens über die Sicherheit der unteren Schicht hat auch direkt die Wende der Technologierichtung vorangetrieben. Am 21. Dezember fand der Finale Pitch des dritten vivo Blue River Operating System Innovation Wettbewerbs erfolgreich in Peking statt. Dieser Wettbewerb zeigt nicht nur die Stärke der Technologietalentierten, sondern ist auch eine Branchenvorstudie, die sich auf die Rust-Sprache konzentriert und sich der Neuordnung der Grundlagen der Softwaresicherheit stellt.

Nach der strengen Prüfung durch eine autorisierte Jury, bestehend aus Xin Xiaohua, stellvertretender Direktor des Softwareinstituts des Ersten Elektronischen Instituts des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie, Tan Zhongyi, Vorsitzender des TOC der OpenAtom Foundation, He Shijun, Tutor des TOC der OpenAtom Foundation, Guo Yao, stellvertretender Direktor und Professor der Fakultät für Informatik der Peking-Universität, Xu Mengwei, Assistentprofessor der Peking-Universität für Post- und Telekommunikationstechnik, sowie mehreren Technikern von vivo, wurden aus vielen finalistischen Projekten 1 erster Preis, 2 zweite Preise und 4 dritte Preise vergeben.

Unter ihnen hat das Team "Blue Lotus" mit dem entscheidenden technologischen Durchbruch und dem innovativen Konzept im Thema "C2Rust Projektübersetzungstool" das Problem der Übersetzung von Syntax zu Semantik gelöst und sich von über 150 Teams aus über 50 Hochschulen in ganz China hervorgetan und den ersten Preis gewonnen. Die Siegerprojekte des Finales haben die Übersetzung von insgesamt 54 Dateien, etwa 11.000 Zeilen Code, von 5 Open-Source-Projekten unterschiedlicher Schwierigkeit erreicht. Nach der Übersetzung wird eine Testabdeckung von 100% und eine Syntaxsicherheit von über 97,8% gewährleistet.

Dieser Wettbewerb, gemeinsam von vivo und der OpenAtom Foundation organisiert, zeigt nicht nur den technologischen Durchbruch bei der automatischen Migration von C/C++-Code zu Rust, sondern auch die strategische Entschlossenheit von vivo in der "Tiefen Zone" der Grundlagensoftware.

Im Gegensatz zu den üblichen Einzeltechnologie-Durchbrüchen in der Branche baut vivo eine dreiteilige Strategie auf: "Full-Stack Eigenentwicklung + Kern Open-Source + Wissenschafts- und Industrie-Wettbewerb". Dieser Ansatz versucht, die Barrieren zwischen der akademischen Welt und der Industrie zu brechen und die innovative Kraft in praktische technologische Fähigkeiten umzuwandeln, um so die Innovation der unteren Technologien chinesischer Betriebssysteme und die Blüte der Rust-Ökosystem zu fördern.

Die AI-Welle treibt die "Rustifizierung" von Betriebssystemen voran

Hinter der kontinuierlichen Investition von vivo in Rust-Wettbewerbe verbirgt sich die dringende Notwendigkeit der Intelligenten Endgeräteindustrie nach Betriebssystemssicherheit.

Mit der zunehmenden Penetration von großen AI-Modellen von der Cloud zu Endgeräten hat das Betriebssystem zum "Torhüter" der Verarbeitung von Kern-Daten wie Gesundheit und Finanzen geworden. Seine Sicherheit bestimmt direkt die Zuverlässigkeit der Umsetzung von KI-Technologien. Doch die traditionellen Betriebssysteme, die auf C/C++ basieren, zeigen in der AI-Ära ihre Grenzen. Das System, das beliebige Zeigeroperationen erlaubt, ist wie ein Rennwagen ohne Assistentensystem: schnell, aber anfällig für schwere Unfälle bei kleinen Fehlern.

Lange Zeitdaten von Google und Microsoft zeigen, dass über 70% schwerwiegender Sicherheitslücken direkt auf Speichersicherheitsprobleme zurückzuführen sind. Die "Global Blue Screen" Krise von Microsoft 2024 und die Lieferkettensicherheitsprobleme von Linux, wo Backdoors eingeschleust wurden, haben die Sorge in der Branche über die Sicherheit der unteren Software-Lieferkette noch verstärkt. In der AI-Ära, in der der Codeumfang exponentiell wächst, reicht es nicht mehr aus, die inhärenten Mängel von C/C++ mit Patches zu beheben, um den zunehmend komplexeren Angriffen standzuhalten.

Die Entstehung von Rust bietet zeitgerecht eine "systemische Lösung". Als die erste Wahl für die Konstruktion der nächsten Generation hoch-sicherer Betriebssysteme, führt Rust ein striktes Eigentumssystem und eine Lebensdauerverwaltung ein. Dies ist wie ein strenger "Sicherheitsbeamter" in der Kompilierphase (bevor die Software den Fabrikationsprozess verlässt), der automatisch Nullzeigerreferenzen, Pufferüberläufe und andere Speicherlücken erkennt und blockiert und so das Risiko von vornherein eliminiert, anstatt erst nach einem Laufzeitfehler die Schäden zu beheben.

Noch wichtiger ist, dass Rust ein Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Leistung erreicht. Google-Studien zeigen, dass die Effizienz der Entwickler nach der Migration eines Projekts von C++ zu Rust mehr als doppelt so hoch ist wie in einem C++-Team. Es bietet nicht nur eine ähnliche Leistung wie die C-Sprache, sondern auch die Anwendbarkeit in verschiedenen Szenarien, von Hochleistungs-Servern bis hin zu energieeffizienten IoT-Geräten, was perfekt auf die Anforderungen der AI-Ära an Endgeräte mit hoher Sicherheit und geringer Latenz abgestimmt ist.

Derzeit setzen globale Technologiekonzerne wie Microsoft und Google verstärkt auf Rust. In Android 13 sind bereits etwa 21% des neuen nativen Codes in Rust geschrieben, und Microsoft ruft die Entwickler auf, in bestimmten Szenarien C/C++ aufzugeben. Im Bereich der großen Modelle begreifen die führenden Deep Learning-Ökosysteme Rust aktiv. Beispielsweise bietet TensorFlow Rust-Bindungen an, und Infrastrukturen für große Modelle wie Hugging Face werden in weitem Umfang mit Rust neu aufgebaut.

Die Jahrhundertaufgabe: Von "Syntaxübersetzung" zu "Semantikübersetzung"

Angesichts der Probleme der C/C++-Sprache ist die Migration von bestehendem Code zur speichersicheren Rust-Sprache die von der Branche akzeptierte Lösung. Doch die Menge an existierendem C/C++-Code weltweit ist unermesslich. Wenn man sich vollständig auf die manuelle Neuübersetzung verlässt, ist die Kosten nicht nur unvorstellbar hoch, sondern es besteht auch die Gefahr, neue logische Fehler einzuführen.

Deshalb ist die Entwicklung eines Tools (C2Rust), das automatisch C-Code in Rust-Code umwandeln kann, ein wichtiges technologisches Ziel der globalen Softwareindustrie. Wer die erste qualitativ hochwertige automatische Übersetzung erreicht, hat den Schlüssel zur nächsten Generation sicherer Betriebssysteme in der Hand.

Das Thema "C2Rust Projektübersetzungstool" in diesem Wettbewerb wurde speziell für die Lösung dieses Problems entwickelt. Es ermutigt die Entwickler, ein automatisches Projektübersetzungstool zu entwerfen und zu implementieren, das C-Programmprojekte direkt in Rust-Programmprojekte übersetzt.

Nach Daten, die von der Jury des Finales veröffentlicht wurden, haben die Siegerprojekte dieses Jahr einen meilensteinartigen technologischen Durchbruch erzielt. Der erste ist die qualitative Veränderung der Übersetzungsgröße. Im Gegensatz zu früheren experimentellen Tools, die nur einfache Code-Segmente verarbeiten konnten, haben die Siegerprojekte des Finales die Prüfung in realen Engineering-Szenarien bestanden. Sie haben die vollständige Übersetzung von 5 Open-Source-Projekten unterschiedlicher Schwierigkeit, insgesamt 54 Dateien und etwa 11.000 Zeilen Code, erreicht. Dies bedeutet, dass die automatischen Tools bereits die grundlegende Fähigkeit haben, komplexe Abhängigkeiten und große Engineering-Projekte zu verarbeiten.

Basierend auf diesem Größendurchbruch haben die Ergebnisse der Sicherheitsüberprüfung des Codes auch hohe Punktzahlen erzielt. Nach der Übersetzung ist es wichtig, dass der Code funktioniert und sicher ist. Die Testdaten zeigen, dass der übersetzte Code der Siegerprojekte 100% der Funktions-Tests bestanden hat. Dies bedeutet, dass die ursprünglichen Funktionen der Software perfekt beibehalten wurden. Noch wichtiger ist, dass der übersetzte Code eine Syntaxsicherheit von über 97,8% aufweist. Dies zeigt, dass die automatischen Tools nicht einfach eine große Menge unsicherer Rust-Codes generieren, um die Kompilierung zu bestehen, sondern dass sie tatsächlich beginnen, die Sicherheitsmerkmale von Rust zu verstehen und anzuwenden. Dies reduziert erheblich die Kosten für die manuelle zweite Prüfung und Korrektur.

Der technologische Ansatz hat auch eine intelligente Veränderung erfahren. Die ausgezeichneten Projekte haben nicht nur die Übersetzungseffizienz und -stabilität erheblich verbessert, indem sie Mechanismen wie Multi-Agent-Kooperation, RAG (Retrieval Augmented Generation) und parallele Übersetzungsisolation eingeführt haben, sondern auch kreativ ein Übersetzungskonzept basierend auf einer natürlichen Sprachabstraktionsschicht entwickelt. Dieser technologische Ansatz ermöglicht es den Tools nicht mehr, nur die Wörter der C-Sprache in die Wörter der Rust-Sprache zu übersetzen, sondern versucht, die Logik hinter dem Code zu verstehen und so den Sprung von "Syntaxübersetzung" zu "Semantikübersetzung" zu erreichen.

Der so generierte "semantische" Code befreit sich von den starren Beschränkungen der unteren Details der C-Sprache und hat ein hohes Maß an Rust-Nativität. Dies macht den automatisch übersetzten Code wirklich nutzbar und wartbar.

Experten in der Branche haben kommentiert, dass nach dem Dateiübersetzungsdurchbruch in der letzten Wettbewerbsphase der Durchbruch in der Projektübersetzung in diesem Jahr die Machbarkeit der automatischen Tools in komplexen Engineering-Szenarien bestätigt hat und wichtige Engineering-Erfahrungen für die kontinuierliche Entwicklung der Betriebssystemtechnologien angesammelt hat.

Full-Stack Eigenentwicklung als Basis, Kern Open-Source als Ausweg

In dieser globalen technologischen Wende hat vivo sich für einen aggressiveren Weg entschieden: Full-Stack Eigenentwicklung.

Als Pionier der Rust-Technologie in China hat vivo bereits 2018 visionär mit der Entwicklung des Blue River Betriebssystems (BlueOS) begonnen.

Während des langjährigen technologischen Wandels hat vivo schrittweise das Problem der Anpassung der unteren Sprache und der Systemarchitektur gelöst. Ende 2023 hat vivo auf der Entwicklerkonferenz sein eigenes Blue River Betriebssystem vorgestellt. Das gesamte Systemframework ist in der Rust-Sprache geschrieben und wird auf vivo Smartwatches eingesetzt. Auf der vivo Entwicklerkonferenz 2024 hat vivo das Blue River Betriebssystem 2 vorgestellt, bei dem das gesamte System, von der untersten Kernschicht bis zum oberen Systemframework, in Rust geschrieben ist. Dieser Durchbruch hat in der Branche eine bahnbrechende Bedeutung. Er markiert, dass chinesische Betriebssysteme endlich von der Abhängigkeit von traditionellen Kernarchitekturen losgekommen sind und ihre eigene "neue Gründung" haben.

Obwohl die Rust-Sprache erhebliche Vorteile hat, ist ihre Ökosystem noch in der Anfangsphase. Der Lernaufwand ist hoch, und es gibt wenige hochwertige systemnahe Referenzprojekte. Dies führt zu einer hohen Eintrittsbarriere für die Branche. Um diese Situation zu ändern, hat vivo eine Ökosystemstrategie entwickelt, die "Open-Source-Building" und "Förderung von Forschung durch Wettbewerbe" nebeneinander betreibt. Open-Source und Wettbewerbe sind die zwei Säulen, die die Blüte des Blue River Ökosystems unterstützen.

Einerseits bricht vivo durch Open-Source die technologischen Inseln auf. Auf der OpenAtom Ökosystemkonferenz im Juli dieses Jahres hat vivo angekündigt, dass der Kern des Blue River Betriebssystems offiziell Open-Source wird. Am 21. November darauf, auf der OpenAtom Entwicklerkonferenz 2025, hat vivo den Kern des Blue River Betriebssystems an die OpenAtom Foundation gespendet und es als Open-Source-Projekt "BlueKernel" benannt.

BlueKernel hat die drei Eigenschaften Sicherheit, Leichtigkeit und Universalität.

In Bezug auf die Sicherheit ist BlueKernel in Rust entwickelt und eignet sich für Einplatinencomputer und Mobilgeräte. Durch statische Regeln in der Kompilierphase wird die Speichersicherheit gewährleistet. Zur Laufzeit wird der Speicher flexibel durch intelligente Zeiger verwaltet, ohne zusätzliche Leistungseinbußen bei der Speicherfreigabe. Dies macht die Speichersicherheit von einer passiven Verteidigung zu einer aktiven Kontrolle.

Dank des Designs von grundlegenden Datenstrukturen mit hoher Leistung und geringer Kosten hat BlueKernel einen deutlich geringeren Bedarf an Hardware-Ressourcen. Der minimale Kern-Speicherbedarf beträgt nur 13 KB, was es ermöglicht, die Anforderungen verschiedener Endgeräte mit geringeren Kosten zu erfüllen. Darüber hinaus ist BlueKernel kompatibel mit verschiedenen Chiparchitekturen wie RISC-V und ARM und unterstützt die POSIX-Schnittstellenbibliothek. Dies erleichtert es den Entwicklern, das bestehende Ökosystem schnell auf verschiedenen Plattformen anzupassen. Derzeit ist BlueKernel auf Entwicklungskarten von mehreren Chipherstellern, wie GD32 von GigaDevice, BES von BES Technology, RK von Rockchip, usw., angepasst, die die Chiparchitekturen Cortex-M, Cortex-A und RISC-V abdecken.

Diese Open-Source-Initiativen zeigen nicht nur die kontinuierliche Offenheit von vivo gegenüber Technologien, sondern auch eine nachhaltige technologische Grundlage und eine praktische Plattform für mehr Entwickler, um an systemnahen Innovationen basierend auf der Rust-Sprache teilzunehmen. Dies hat die Eintrittsbarriere für die Branche erheblich gesenkt.