跳转至

Rust for QEMU 概述

主要贡献者

技术演进历史

关于 Rust for QEMU（官方称 Rust in QEMU）的发展历史，最早可以追溯到 2020 年。彼时 QEMU 社区的维护者 Stefan Hajnoczi 发表了一篇名为 Why QEMU should move from C to Rust 的文章，系统地阐述了 QEMU 的安全需求，获得了社区的广泛关注，由此进入构想与社区讨论阶段。

2021 年 KVM Forum 2021 针对 Rust 展开专题讨论，聚焦具体的技术路径和核心挑战。此后，Rust for QEMU 开始在 QEMU 主线外进行早期开发。

2024 年进入实验性探索阶段，QEMU 9.2 首次官方支持 Rust，默认禁用需手动开启，该版本引入构建系统支持，创建核心 Crate，提供 PL011 串口设备作为概念验证。

2025 年进入功能完善阶段，QEMU 10.0 实现了 Rust 相关源码的构建稳定和测试覆盖，新增 HPET 设备支持，同时大幅减少设备代码所需的 unsafe 代码量，并提升 Safe Rust 代码比例，以及日志记录、迁移支持等核心功能的完善。

温馨提示

整体架构介绍

Rust for QEMU 的核心架构采用"外围扩展，核心桥接"的设计理念，旨在允许开发者用安全的 Rust 代码编写设备模型，同时与庞大的 C 代码库无缝交互（而非重写 C 部分）。整体架构呈现清晰的分层结构（采用模块化的 Crate 结构，各层职责明确）：

层级 核心模块 核心功能
应用层 pl011, hpet 用 Rust 重写的具体设备模型，目标完全使用安全代码
公共层 common 提供纯 Rust 的实用工具函数和数据结构
中间绑定 bql, chardev, hw/core, migration, qom, system, util 对自动生成 FFI 进行手动封装，提供初步安全抽象
底层绑定 自动生成绑定 由 bindgen 自动生成，提供对 QEMU C API 的原始 FFI 绑定

QEMU 使用 Meson 构建系统协调 C 和 Rust 的编译过程，其核心机制包括：

核心机制 描述
自动绑定 构建过程中调用 bindgen 工具解析 QEMU 核心头文件（如 hw/qdev-core.h），自动生成对应的 Rust FFI 绑定代码
静态库链接 将 Rust 代码编译为静态库（如 libqemu-aarch64-softmmu-rust.a），与 C 代码对象文件链接成最终可执行文件

另外还有许多关键设计，比如 QOM 类型注册机制：

语言 区别
C QOM 系统要求每个设备类型提供 TypeInfo 结构体，包含类初始化函数和实例初始化函数
Rust 通过 #[qom_object] 等宏生成符合 C 约定的 extern "C" 函数，在生成的 class_init 函数中通过 FFI 调用 C 函数注册属性

比如内存安全边界设计：

主要设计 描述
Unsafe 边界限制 所有对 C 代码的直接调用必须标记为 unsafe，架构目标是将 unsafe 限制在少数底层绑定代码中
安全抽象模式 底层提供 unsafe fn raw_memory_read() 等原始函数，上层通过安全函数包装进行边界检查、参数验证

以及所有权与生命周期管理：

管理思路 描述
所有权系统 通过桥接层封装 QOM 的引用计数，利用 Rust 所有权系统自动管理原本由 C 手动管理的生命周期
智能指针封装 使用 ObjectPtr等结构体包装 *mut Object 指针，通过 Deref、Clone、Drop trait 实现自动引用计数管理

我们会在后面的章节，针对 Rust for QEMU 的关键设计，展开详细讲解。

新手快速入门

目前，Rust for QEMU 的基础设施已经非常完善，对于刚接触这部分的读者，不需要成为 Rust 专家才开始研究这部分。如果读者对 QEMU 很熟悉，那么你的 QEMU C 知识将是宝贵资产，推荐研究的重点在于理解：如何用 Rust 的安全抽象调用你熟悉的 C API；如果读者刚刚接触 QEMU 也没有问题，本系列会结合 Rust 讲解 QEMU 相关的原理与概念，帮助你快速上手。

推荐学习