uvm32 - sandbox VM ultra-compact écrite en C, avec prise en charge de l’exécution d’apps Rust, C et Zig

• uvm32 est un sandbox de machine virtuelle minimaliste pour les environnements à ressources limitées comme les microcontrôleurs, composé d’un unique fichier C et fonctionnant sans allocation mémoire dynamique
• Basé sur un émulateur RISC-V, il exécute des applications bytecode écrites en C, Zig, Rust et assembleur, avec une conception asynchrone qui empêche le blocage de l’hôte
• Il peut fonctionner avec moins de 3 KB de flash et moins de 1 KB de RAM ; la sécurité étant prioritaire, un code incorrect ne fait pas planter l’hôte
• Il fournit divers exemples d’hôtes VM et des applications d’exemple par langage, ce qui permet une intégration dans des contextes variés comme l’embarqué, le jeu ou les plugins
• Publié sous licence MIT, il peut être utilisé librement dans la recherche, les produits et les appareils embarqués

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Aperçu de uvm32

• uvm32 est un sandbox de machine virtuelle léger sans dépendances, conçu pour les microcontrôleurs et les appareils aux ressources contraintes
  • Structure en un seul fichier C, basé sur le standard C99, conception asynchrone, sans mémoire dynamique
  • Fonctionne sous le seuil de 3 KB de flash / 1 KB de RAM sur STM32L0 (ARM Cortex-M0+)
• Il repose sur un émulateur RISC-V et inclut une interface d’administration ainsi que des outils efficaces de build du code

Principaux cas d’usage

• Remplacer des moteurs de script embarqués comme Lua, Duktape, MicroPython
• Isoler du code non fiable via un environnement sandbox
• Permettre le développement avec des langages système modernes comme Rust et Zig
• Réduire la maintenance multi-plateforme selon le principe “Write once, run anywhere”

Caractéristiques principales

• Inclut des exemples de bytecode écrits en C, Zig, Rust et assembleur
• La conception non bloquante empêche un code anormal d’arrêter l’hôte
• Aucune hypothèse sur les E/S de l’hôte, avec un modèle d’exécution simple et cohérent
• Fournit une FFI minimale et sûre
• Peut exécuter aussi bien de petits scripts que des applications complexes
• Conception orientée sécurité : les erreurs internes à la VM n’endommagent pas l’hôte
• Basé sur un émulateur CPU complet, mais pas destiné à la simulation matérielle

Comparaison avec les alternatives

• Empreinte mémoire plus réduite que les moteurs de script embarqués existants
• Prise en charge de langages largement utilisés comme C, Rust et Zig
• Intégration facile avec les logiciels existants
• Prise en charge de divers paradigmes comme event-driven, polling et multiprocesseur
• Grande robustesse face à du code VM anormal
• En revanche, les appels FFI directs, l’efficacité maximale, une expérience de scripting simple et l’intégration d’une bibliothèque standard ne sont pas des objectifs

Build et exécution (Docker)

• Peut être buildé avec un simple compilateur C, avec un environnement Docker fourni
  • Configuration de l’environnement avec les commandes make dockerbuild, make dockershell
  • Après avoir exécuté make dans le shell Docker,
    il est possible de lancer ./hosts/host/host apps/helloworld/helloworld.bin
• La commande host -h permet de voir toutes les options

Licence

• Licence MIT
• Utilisable librement pour la recherche, les produits et les appareils embarqués