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FreeBSD turns 26

June 21, 2019

This article was contributed by Sean Kerner

FreeBSD在创建之后，已经活跃开发了26年了。目前活跃开发的领域包括RISC-V处理器支持，FUSE文件系统的更新，C运行时库的改动，以及安全改进。在6月19日刚举行了FreeBSD Day庆祝活动，纪念1993年的从386BSD项目上分支出来成为FreeBSD的那一天。FreeBSD的第一个正式发行版直到1993年11月1日才发布。

在FreeBSD Day庆祝活动之前，刚刚发布了2019年第一季度的季报，列出目前活跃开发的功能。此外，FreeBSD基金会的执行董事也给LWN提供了一些关于此项目以及基金会的最新状况与思考。

System architecture

跟Linux类似，FreeBSD也需要持续不断的增加最新的系统架构的支持。目前开发者最新在支持的架构是RISC-V，在为这类处理器增加不少新功能。去年的时候LWN介绍了RISC-V和Linux的支持情况。RISC-V成长迅速，自2015年成立的RISC-基金会已经有了235个成员组织。

FreeBSD近期对RISC-V加入了large page mapping的内存管理，以及per-CPU的pmap activication tracking。从man page里可以看到“pmap模块负责管理那些硬件相关的东西，例如页表，地址映射，TLB等等”。季报里面提到的好处有“极大的改善了FreeBSD在多CPU的虚拟机上运行时的响应速度”。

RISC-V的调试功能也有不少进展，首先实现了RISC-V版本的minidump，这是kernel crash dump的缺省选项，能把kernel用到的memory page内容都dump下来。还有一些工作希望能用FreeBSD上缺省的调试器GNU Debugger (GDB）来调试RISC-V。。季报中也提到“支持RISC-V的kernel dump会在下次GDB发布之后合入devel/gdb”。

此外，C运行时的支持也有改善，主要是针对thread-local storage (TLS)：

“FreeBSD的动态链接器有修正，从而把TLS初始化的数据正确的分发给所有线程的init段，这就需要对libc和libthr里面体系结构相关的很多代码进行修改。LLD（LLVM Linker）也有改善，能把使用了initial exec TLS模式的library加上相应的flag标记。这样就能让FreeBSD在碰到没有正确链接的library的时候兼容性更好。”

还有支持了Broadcom ARM64 systems-on-chip (SoCs)，具体来说BCM5871X SoC系列正在添加FreeBSD支持，估计在2019年下半年能够完成合入。季报里面也提到“BCM5871X是4核的64位ARMv8 Cortex-A75通讯处理器，目标市场是10G路由器、网关、控制面处理以及NAS等的网络应用场景。”相关的开发工作由Juniper Networks贡献，会用FreeBSD作为它针对网络设备自研Junos OS操作系统的基础。

此外值得注意的是更新了文档，描述了如何在Apple的过去几代2007年到2014年Maci Mini硬件上运行FreeBSD，这样能让这些老旧系统焕发新生。今后，目标是希望增加更多型号的安装文档，包括2018版Mac mini。

Linux tools in FreeBSD

FreeBSD里面有很多特有的工具，也同样有不少从Linux拿过来的工具。例如syzkaller coverage-guided system-call fuzzer（用于对系统调用进行模糊压测的工具），LWN在2016年就有文章（https://lwn.net/Articles/677764/  ）介绍。季报中描述了一些工作：

“最近一些FreeBSD开发者开始用syzkaller来寻找和修复FreeBSD的kernel bug [...] 一直持续改善syzkaller在FreeBSD系统调用中的覆盖面。具体来说，syzkaller需要得到一些信息才能工作，包括kernel的各个入口以及相应参数类型。目前标准的POSIX系统调用多数都能支持，不过FreeBSD特有的系统调用就基本没有支持了。”

关于syzkaller，也在同时改进它的效率。目前的挑战是当前syzkaller只能通过QEMU在FreeBSD virtual machine (VM)上运行，而QEMU在FreeBSD上没法利用硬件加速功能。所以FreeBSD运行syzkaller VM还有改进空间，目前主要是希望增加FreeBSD开发的bhyve hypervisor，这样能提供硬件加速能力。

还有一个Linux用户比较熟悉的技术，就是Filesystem in Userspace (FUSE)。今年在FreeBSD上FUSE得到更多重视。FUSE主要能让user-space的程序实现一个文件系统，经常用来支持非官方支持的文件系统。FreeBSD的fuse driver在2012年作为一个GSoC项目加入进来，不过之后进展缓慢，相关的FUSE软件功能bug很多，也没有及时更新。可以说FreeBSD的FUSE实现程度落后了11年。最近几个月，开发者开始更新FreeBSD Fuse驱动，修复bug，改善相关的API。

Security

安全启动，是近期开发者关注的一个领域。Trusted Platform Module (TPM) 2.0得到了实现，FreeBSD从而能跟上当代的硬件安全标准。UEFI (Unified Extensible Firmware interface) secure boot也得到了改善。合入了veriexec签名机制支持安全启动，创建了一个libsecureboot的运行库。季报里面解释说：

“libsecureboot运行库用来供loader对kernel和module进行验证，它使用了BearSSL作为加密后端实现，能够支持从UEFI（DB/DBx 数据库）加载可信证书和黑名单证书，然后用它们来做验证的可信基础。这个library还被Veriexec用来在kernel里验证和解析认证数据库（称为'manifest'）。此前这些manifest会被userspace的程序用来验证和解析，然后通过/dev/veriexec发送给kernel，一直是一个有限并且易攻击的方案。”

FreeBSD在第一季度还合入了Address Space Layout Randomization (ASLR)。ASLR主要用来对可执行程序的内存地址进行随机化处理，从而增加基于内存地址的攻击的难度。关于为什么现在加入ASLR支持，季报中说：“尽管对于ASLR的目前状况和未来价值还有争议，我们还是先把这个功能合入FreeBSD源代码，这样能让希望试用的用户能更轻松的试用ASLR。同时也能推动这些争论从ASLR是否有价值上，转向更全面的安全控制讨论”

FreeBSD Foundation

尽管FreeBSD项目已经有26年了，其实FreeBSD基金会只是在2000年3月成立的，目的是全力支持这个项目。Deb Goodkin在2005年被聘为基金会的第一个雇员，然后一直作为执行董事来领导这个基金会。“当时我们资金非常有限，而现在已经成长到拥有$1,250,000的运行预算了”，她告诉LWN。“最大的变化是引进一些核心人员做FreeBSD的推广和软件研发，还有对一些外界的软件开发项目进行资金支持。”

FreeBSD基金会是一个非营利组织，完全由个人或者公司捐献来提供资金。2019年到目前为止，基金会收到了NetApp, Netflix, Intel, Tarsnap, Beckhoff Automation, E-Card, VMware, Stormshield等公司的支持和承诺。根据季报所说，后续计划支持商业用户从而能得到支持FreeBSD的回报。

Goodkin说，几乎所有的基金会工作都会直接跟研发相关。例如让staff developer加入工作，来让相关的改动能尽快完成，特别是在相关模块没有志愿者主动进行这部分开发的时候。基金会的staff也会参加项目中的多个工作组，这样能对相关领域的改进提供建议和引导。举例来说，Ed Maste，基金会的项目管理总监，正在管理Git工作组，评估是否把项目从Subversion迁移到Git来做代码管理。Maste在FreeBSD Vendor Summit 2018上提供了一个演讲，介绍了哪些领域会在使用Git后更有优势，倾向于今后使用Git作为项目的主要代码管理系统。

从Goodkin看来，基金会目前所做的最激动人心的事情，就是在全球范围推广FreeBSD，以及相关的教育工作。包括在多个workshop上传授或者创建课程，在开源领域和相关的会议上推广FreeBSD。她认为这很激动人心，因为这些扩展服务引入了更多的感兴趣者来到FreeBSD，也能引入更多的用户以及贡献者。

在FreeBSD的26周年之际，Goodkin对项目的未来充满信心：“在过去25年里，我看到FreeBSD越来越流行，越来越知名，FreeBSD作为一个通用领域的具有竞争性的方案，让更多的个人和组织感受到了它在稳定性、安全性、高性能方面的价值。” 总之，众所周知的是FreeBSD在26年的开发周期之后，依旧非常活跃，不断更新陈旧代码，支持RISC-V这样的最新架构，各种工作会能让项目在今后多年继续充满活力！

全文完

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