Coccinelle: „Linux“ branduolio transformavimo iš šaltinio į šaltinį įrankis

Coccinelle yra galingas šaltinio į šaltinį transformavimo įrankis, iš pradžių sukurtas automatizuoti didelio masto pakeitimus visoje Linux branduolio kodų bazėje. Kodo šablonams ir transformacijoms išreikšti naudojama domenui būdinga kalba, vadinama SmPL (semantinės pataisos kalba), leidžianti kūrėjams rasti ir ištaisyti klaidas, atnaujinti nebenaudojamas API ir chirurginiu tikslumu pertvarkyti milijonus C kodo eilučių.

Kas yra „Coccinelle“ ir kodėl jo reikia „Linux“ branduoliui?

Linux branduolys yra vienas didžiausių bendradarbiavimo programinės įrangos projektų istorijoje, kuriame yra daugiau nei 30 milijonų kodo eilučių, kurias sukūrė tūkstančiai kūrėjų. Kai pasikeičia vidinė API arba aptinkamas pasikartojančios klaidos modelis, rankiniu būdu atnaujinti kiekvieną paveiktą failą yra ne tik nuobodu – tai praktiškai neįmanoma neįvedant naujų klaidų. Būtent tokiai problemai išspręsti buvo sukurta Coccinelle.

Inria ir Kopenhagos universiteto mokslininkų sukurta „Coccinelle“ leidžia branduolio prižiūrėtojams rašyti semantines pataisas – glaustas taisykles, apibūdinančias kodo šabloną, kurį reikia suderinti, ir taikytiną transformaciją. Skirtingai nuo paprasto teksto paieškos ir keitimo ar reguliarių posakių, Coccinelle supranta C sintaksę ir semantiką. Jis gali atitikti kodą nepaisant tarpų, kintamųjų pavadinimų ar nedidelių struktūrinių skirtumų, todėl jis yra daug patikimesnis atliekant didelio masto automatinį pertvarkymą.

Nuo pat pristatymo „Coccinelle“ buvo atsakinga už tūkstančius įsipareigojimų „Linux“ branduolyje, o dėl jos integracijos į branduolio kūrimo darbo eigą jis tapo nepakeičiama ekosistemos dalimi.

Kaip veikia SmPL (semantinės pataisos kalba)?

Coccinelle esmė yra SmPL, į pleistrą panašus užrašas, leidžiantis kūrėjams išreikšti transformacijas pažįstamu būdu. Semantinė pataisa atrodo panaši į vieningą skirtumą, naudojant -, kad pažymėtų kodą, kuris turėtų būti pašalintas, ir +, kad būtų nurodyta, kas turėtų jį pakeisti. Tačiau SmPL veikia abstrakčiojo sintaksės medžio lygiu, o ne neapdorotame tekste.

Pavyzdžiui, jei branduolys nebenaudoja tokios funkcijos kaip kmalloc, suporuotas su memset, o ne kzalloc, kūrėjas gali parašyti trumpą SmPL taisyklę, atitinkančią kiekvieną senojo šablono egzempliorių visoje kodų bazėje ir automatiškai ją pakeičiančią. Taisyklė atsižvelgia į argumentų tvarkos, rodyklės tipų ir aplinkinio konteksto variacijas – tai, ko negali patikimai apdoroti jokia reguliarioji išraiška.

„Coccinelle“ ne tik randa teksto atitikmenis – ji supranta kodo struktūrą. Dėl šio semantinio suvokimo ji gali atlikti milijonų kodo eilučių transformacijas neįvedant regresijų, o tai atskiria jį nuo kiekvieno bendro paieškos ir keitimo įrankio.“

SmPL taip pat palaiko metakintamuosius, kurie veikia kaip pakaitos simboliai, galintys atitikti bet kokią išraišką, identifikatorių ar tipą. Dėl to taisykles galima daug kartų naudoti ir pritaikyti modeliams, kurie kodų bazėje rodomi šiek tiek skirtingomis formomis.

Kokie yra dažniausiai naudojami Coccinelle atvejai?

„Coccinelle“ universalumas apima ne tik paprastą API perkėlimą. Branduolio kūrėjai ir prižiūrėtojai juo pasitiki atliekant įvairias užduotis, kurioms kitu atveju sugaištų daug laiko ir dėmesio.

• API evoliucija: pasikeitus funkcijų parašams arba įvedant įpakavimus, „Coccinelle“ gali automatiškai atnaujinti kiekvieną skambučio svetainę, užtikrindama posistemių nuoseklumą.
• Riktų aptikimas: SmPL taisyklės gali nustatyti pasikartojančius riktų modelius, pvz., trūkstamus nulinius patikrinimus, neteisingą klaidų tvarkymą, nenaudojimo sąlygas ir išteklių nutekėjimą.
• Kodo modernizavimas: tobulėjant kodavimo standartams, „Coccinelle“ padeda perkelti senus modelius į šiuolaikinius atitikmenis – pavyzdžiui, rankiniu būdu susuktas kilpas pakeičia standartizuotomis makrokomandomis.
• Papildomi pokyčiai: pasikeitus bibliotekai arba tvarkyklės sąsajai, visas priklausomas kodas turi prisitaikyti. „Coccinelle“ tvarko šiuos „šalutinius pokyčius“, perkeldama pakeitimus kiekvienam tolesniam vartotojui.
• Stiliaus įgyvendinimas: be funkcinių pakeitimų, „Coccinelle“ gali taikyti nuoseklias kodavimo taisykles, sumažindama kodo peržiūrų triukšmą ir pagerindama bendrą skaitymo kokybę.

Linux branduolio šaltinio medis netgi pristato tam skirtą katalogą scripts/coccinelle/, kuriame yra paruoštos SmPL taisyklės, kurias kūrėjai gali vykdyti norėdami patikrinti pataisas prieš pateikdami.

Ar „Coccinelle“ galima naudoti už „Linux“ branduolio ribų?

Nors „Coccinelle“ gimė kuriant „Linux“ branduolį, ji jokiu būdu neapsiriboja. Bet kuri C kodų bazė – įterptųjų sistemų programinė įranga, vartotojo erdvės programos, operacinės sistemos komponentai – gali pasinaudoti Coccinelle transformavimo galimybėmis. Tokie projektai kaip „Wine“, „OpenSSL“ ir įvairūs BSD platinimai jį pritaikė savo priežiūros darbo eigoms.

Įrankis taip pat naudojamas kaip programinės įrangos evoliucijos, automatizuoto programų taisymo ir statinės analizės akademinių tyrimų pagrindas. Dėl gebėjimo išreikšti sudėtingus kodo šablonus skaitomu deklaratyviu formatu jis yra puiki mokymo priemonė suprasti, kaip laikui bėgant vystosi didelės programinės įrangos sistemos.

Komandoms, tvarkančioms senas C kodų bazes, „Coccinelle“ gali žymiai sumažinti modernizavimo išlaidas ir riziką. Užuot pavedus inžinieriams rankiniu būdu tikrinti ir atnaujinti tūkstančius failų, viena gerai sukurta semantinė pataisa gali atlikti tą patį darbą per kelias minutes ir daug tiksliau.

Dažniausiai užduodami klausimai

Ar „Coccinelle“ naudinga tik programuojant C?

Coccinelle buvo specialiai sukurta C ir geriausiai veikia su C kodų bazėmis. Buvo eksperimentinių plėtinių ir mokslinių tyrimų projektų, kuriuose tiriamas kitų kalbų palaikymas, tačiau gamybai paruoštas įrankis skirtas C. Komandoms, dirbančioms su C pagrįstomis sistemomis – nuo įterptųjų įrenginių iki operacinių sistemų – tai išlieka efektyviausias turimas automatinio transformavimo įrankis.

Kaip Coccinelle skiriasi nuo tokių įrankių kaip sed, awk ar codemod?

Tradiciniai teksto apdorojimo įrankiai veikia pagal eilutes, nesuvokdami kodo struktūros. Jie negali atskirti kintamojo pavadinimo nuo komentaro, kuriame yra tas pats tekstas, taip pat negali atsižvelgti į sintaksinius tos pačios logikos išreiškimo variantus. „Coccinelle“ analizuoja tikrąjį C kodą ir dirba su jo abstrakčiu sintaksės medžiu, o tai reiškia, kad jis pateikia daug mažiau klaidingų teigiamų rezultatų ir niekada nekuria sintaksiškai suskaidytos išvesties iš teisingai parašytos taisyklės.

Ar pradedantieji gali išmokti efektyviai naudotis Coccinelle?

Taip, nors yra mokymosi kreivė. SmPL kalba yra sąmoningai sukurta taip, kad būtų panaši į unifikuotus skirtumus, kuriuos dauguma kūrėjų jau žino, kaip skaityti. Coccinelle dokumentacijoje pateikiama daug pavyzdžių – nuo ​​paprastų transformacijų iki sudėtingų kelių taisyklių scenarijų. Daugelis naujokų pradeda studijuoti esamas taisykles Linux branduolio scripts/coccinelle/ kataloge ir pritaikyti jas savo poreikiams.

Supaprastinkite savo verslo operacijas

Kaip „Coccinelle“ automatizuoja sudėtingas transformacijas didžiulėse kodų bazėse, tinkama verslo platforma automatizuoja sudėtingas darbo eigas visoje jūsų organizacijoje. „Mewayz“ sujungia 207 integruotus modulius – nuo ​​projektų valdymo ir CRM iki sąskaitų faktūrų išrašymo ir HR – į vieną jūsų verslo operacinę sistemą. Užuot sujungę daugybę atjungtų įrankių, gaunate vieną vieningą platformą, kuria pasitiki daugiau nei 138 000 vartotojų. Planai prasideda tik nuo 19 USD per mėnesį. Pradėkite nemokamą bandomąją versiją adresu app.mewayz.com ir sužinokite, ką reiškia valdyti savo verslą naudojant autopilotą.