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renaser/formato/src/lib.rs
Ñawpa willay
Pi imata llamkarqan
ch'uya
feat(cosmobiologia-corpus): tomografía por dominio + plantilla y guía
1// =============================================================================
2// renaser :: formato — el formato del grafo de objetos en disco
3// -----------------------------------------------------------------------------
4// Hasta la Fase 7a, el formato del grafo de objetos —el superbloque, los
5// registros del log, el manifiesto— vivia disperso entre `kernel/almacen.rs`
6// y `kernel/manifiesto.rs`. Lo conocia solo el kernel.
7//
8// La Fase 7b se lo entrega tambien a `boot`: el constructor de imagen de
9// ANFITRION debe sembrar el disco con el grafo ya poblado —los objetos de
10// bytecode y el Manifiesto de Genesis— para que el kernel jamas vuelva a
11// empotrar una sola app. Para ello, kernel y boot han de hablar EXACTAMENTE
12// el mismo formato: la misma serializacion, el mismo hash, el mismo trazado
13// de registros en el log.
14//
15// Esta crate es esa unica verdad. Es un nucleo `#![no_std]` —el kernel
16// bare-metal la enlaza— y, por ser no_std, el anfitrion `boot` la compila sin
17// friccion. Define los tipos del grafo, su (de)serializacion `postcard`, la
18// funcion hash BLAKE3 que da identidad a cada objeto y el trazado de un
19// registro en el log. Ni kernel ni boot vuelven a definir nada de esto.
20// =============================================================================
21
22#![no_std]
23
24extern crate alloc;
25
26use alloc::string::String;
27use alloc::vec;
28use alloc::vec::Vec;
29
30use serde::{Deserialize, Serialize};
31
32// =============================================================================
33// Constantes del formato en disco
34// =============================================================================
35
36/// Firma magica del superbloque — «RENASer GRaFo». Distingue un disco de
37/// renaser de uno virgen o ajeno.
38pub const MAGIA: [u8; 8] = *b"RENASGRF";
39
40/// Version del formato del superbloque en disco. Un disco con otra version se
41/// reformatea al arrancar. v2 (Fase 7) — el superbloque porta el ancla
42/// `manifiesto`, gemela de `raiz`.
43pub const VERSION_SUPERBLOQUE: u32 = 2;
44
45/// Version del formato del manifiesto serializado. Independiente de la del
46/// superbloque: el manifiesto es un objeto del grafo, no una estructura fija
47/// del disco.
48pub const VERSION_MANIFIESTO: u32 = 1;
49
50/// Techo del tamaño de un objeto serializado: 1 MiB. Acota los buferes de E/S
51/// y permite descartar un registro corrupto sin leer un disparate.
52pub const MAX_OBJETO: usize = 1024 * 1024;
53
54/// Tamaño de un sector del disco, en bytes. El log se traza en multiplos de
55/// esta unidad — la misma que expone el transporte virtio-blk.
56pub const TAM_SECTOR: usize = 512;
57
58/// El identificador de un objeto: el hash BLAKE3 de su forma serializada. En
59/// un almacen direccionado por contenido, la identidad ES el contenido.
60pub type Hash = [u8; 32];
61
62// =============================================================================
63// Los tipos del grafo
64// =============================================================================
65
66/// Un objeto del grafo: una carga util opaca y las aristas que lo enlazan con
67/// otros objetos. Los `hijos` hacen del almacen un DAG —no un arbol—: un
68/// objeto puede ser hijo de muchos, y el direccionamiento por contenido
69/// garantiza que cada contenido distinto se guarda una sola vez.
70#[derive(Serialize, Deserialize, Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
71pub struct Objeto {
72 /// La carga util del objeto: bytes crudos, que nadie interpreta aqui.
73 pub datos: Vec<u8>,
74 /// Los hashes de los objetos hijos: las aristas salientes del DAG.
75 pub hijos: Vec<Hash>,
76}
77
78/// El superbloque: el sector 0 del disco. Ancla el grafo entero — dice por
79/// donde continua el log, cual es el objeto raiz y cual el manifiesto.
80#[derive(Serialize, Deserialize, Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
81pub struct SuperBloque {
82 /// Firma magica: debe ser [`MAGIA`].
83 pub magia: [u8; 8],
84 /// Version del formato: debe ser [`VERSION_SUPERBLOQUE`].
85 pub version: u32,
86 /// Proximo sector libre del log — donde se anexara el siguiente objeto.
87 pub cursor: u64,
88 /// El objeto raiz del DAG: el punto de entrada que el userspace fija y lee.
89 pub raiz: Option<Hash>,
90 /// El Manifiesto de Genesis: el objeto que dicta que apps nacen del grafo
91 /// al arrancar. Ancla del kernel, gemela de `raiz` (del userspace).
92 pub manifiesto: Option<Hash>,
93}
94
95/// El Manifiesto de Genesis: la lista de aplicaciones que el kernel instancia
96/// al arrancar. Vive como un objeto del grafo; el superbloque guarda su hash.
97#[derive(Serialize, Deserialize, Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
98pub struct Manifiesto {
99 /// Version del formato — debe ser [`VERSION_MANIFIESTO`].
100 pub version: u32,
101 /// Las aplicaciones del userspace, en orden de arranque.
102 pub apps: Vec<EntradaApp>,
103}
104
105/// Una entrada del manifiesto: una aplicacion del userspace y todo lo que el
106/// kernel necesita para darle vida — su bytecode, su ventana, su cuota de
107/// memoria y, si lo tuviera, su ultimo estado persistido.
108#[derive(Serialize, Deserialize, Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
109pub struct EntradaApp {
110 /// Nombre legible — para los rotulos de la consola y la baliza.
111 pub nombre: String,
112 /// Hash del objeto del grafo que contiene el bytecode WASM de la app.
113 pub bytecode: Hash,
114 /// Sub-region del framebuffer asignada a la app. Campos de ancho fijo
115 /// `u32` A PROPOSITO: esto es un formato EN DISCO. La `RegionPantalla` del
116 /// kernel usa `usize` (ancho dependiente de plataforma) y no serializa.
117 pub region_x: u32,
118 pub region_y: u32,
119 pub region_ancho: u32,
120 pub region_alto: u32,
121 /// Techo de memoria lineal de la app, en bytes. Cada app lleva su cuota.
122 pub techo_memoria: u32,
123 /// Hash del ultimo estado persistido de la app (Fase 7c). `None` hasta que
124 /// la app guarde estado por primera vez.
125 pub estado: Option<Hash>,
126}
127
128// =============================================================================
129// (De)serializacion — la forma binaria que viaja al disco
130// =============================================================================
131
132impl Objeto {
133 /// Serializa el objeto a su forma binaria `postcard`.
134 pub fn serializar(&self) -> Result<Vec<u8>, &'static str> {
135 postcard::to_allocvec(self).map_err(|_| "objeto :: serializacion fallida")
136 }
137
138 /// Reconstruye un objeto desde su forma binaria. Tolera bytes sobrantes
139 /// tras el objeto —el relleno del registro—: solo consume su prefijo.
140 pub fn deserializar(bytes: &[u8]) -> Result<Objeto, &'static str> {
141 postcard::take_from_bytes::<Objeto>(bytes)
142 .map(|(objeto, _)| objeto)
143 .map_err(|_| "objeto :: deserializacion fallida")
144 }
145}
146
147impl SuperBloque {
148 /// Serializa el superbloque a su forma binaria `postcard`.
149 pub fn serializar(&self) -> Result<Vec<u8>, &'static str> {
150 postcard::to_allocvec(self).map_err(|_| "superbloque :: serializacion fallida")
151 }
152
153 /// Reconstruye el superbloque desde el sector 0. Tolera el relleno a cero
154 /// que completa el sector: solo consume el prefijo serializado.
155 pub fn deserializar(bytes: &[u8]) -> Result<SuperBloque, &'static str> {
156 postcard::take_from_bytes::<SuperBloque>(bytes)
157 .map(|(sb, _)| sb)
158 .map_err(|_| "superbloque :: deserializacion fallida")
159 }
160}
161
162impl Manifiesto {
163 /// Serializa el manifiesto a su forma binaria `postcard` — la carga util
164 /// del objeto del grafo que lo aloja.
165 pub fn serializar(&self) -> Result<Vec<u8>, &'static str> {
166 postcard::to_allocvec(self).map_err(|_| "manifiesto :: serializacion fallida")
167 }
168
169 /// Reconstruye un manifiesto desde la carga util de su objeto. Rechaza un
170 /// formato de version desconocida en lugar de malinterpretarlo.
171 pub fn deserializar(bytes: &[u8]) -> Result<Manifiesto, &'static str> {
172 let (manifiesto, _) = postcard::take_from_bytes::<Manifiesto>(bytes)
173 .map_err(|_| "manifiesto :: deserializacion fallida")?;
174 if manifiesto.version != VERSION_MANIFIESTO {
175 return Err("manifiesto :: version de formato desconocida");
176 }
177 Ok(manifiesto)
178 }
179}
180
181// =============================================================================
182// El hash y el trazado de un registro en el log
183// =============================================================================
184
185/// La identidad de un objeto: el hash BLAKE3 de su forma serializada. Kernel y
186/// `boot` la calculan por aqui — una sola definicion del hash, jamas dos.
187pub fn hash(bytes: &[u8]) -> Hash {
188 *blake3::hash(bytes).as_bytes()
189}
190
191/// Numero de sectores que ocupa un registro cuyo payload mide `longitud`
192/// bytes. Cada registro es `[longitud: u32 LE][payload postcard][relleno 0]`.
193pub fn sectores_registro(longitud: usize) -> u64 {
194 (4 + longitud).div_ceil(TAM_SECTOR) as u64
195}
196
197/// Compone el registro en disco de un payload: `[longitud u32 LE][payload]
198/// [relleno a cero]`, alineado a un numero entero de sectores. Es el trazado
199/// exacto que el kernel lee al reconstruir su indice — lo escriben tanto
200/// `kernel::almacen` (al anexar un objeto) como `boot` (al sembrar la imagen).
201pub fn componer_registro(payload: &[u8]) -> Vec<u8> {
202 let n = sectores_registro(payload.len()) as usize;
203 let mut registro = vec![0u8; n * TAM_SECTOR];
204 registro[0..4].copy_from_slice(&(payload.len() as u32).to_le_bytes());
205 registro[4..4 + payload.len()].copy_from_slice(payload);
206 registro
207}
208
209/// Lee la cabecera de longitud de un registro (sus 4 primeros bytes). Devuelve
210/// `None` si la longitud es cero —fin del log— o supera [`MAX_OBJETO`]
211/// —corrupcion—. Gemela de [`componer_registro`].
212pub fn longitud_registro(cabecera: &[u8]) -> Option<usize> {
213 if cabecera.len() < 4 {
214 return None;
215 }
216 let longitud =
217 u32::from_le_bytes([cabecera[0], cabecera[1], cabecera[2], cabecera[3]]) as usize;
218 if longitud == 0 || longitud > MAX_OBJETO {
219 None
220 } else {
221 Some(longitud)
222 }
223}
224
225// =============================================================================
226// Pruebas — el formato debe ser un espejo perfecto: lo escrito se relee igual
227// =============================================================================
228
229#[cfg(test)]
230mod pruebas {
231 use super::*;
232
233 #[test]
234 fn objeto_ida_y_vuelta() {
235 let objeto = Objeto {
236 datos: vec![1, 2, 3, 4, 5],
237 hijos: vec![[7u8; 32], [9u8; 32]],
238 };
239 let bytes = objeto.serializar().unwrap();
240 assert_eq!(Objeto::deserializar(&bytes).unwrap(), objeto);
241 }
242
243 #[test]
244 fn registro_alineado_a_sector() {
245 let payload = vec![0xABu8; 600];
246 let registro = componer_registro(&payload);
247 // 4 + 600 = 604 bytes => dos sectores de 512.
248 assert_eq!(registro.len(), 2 * TAM_SECTOR);
249 assert_eq!(registro.len() % TAM_SECTOR, 0);
250 assert_eq!(longitud_registro(®istro), Some(600));
251 assert_eq!(®istro[4..604], &payload[..]);
252 }
253
254 #[test]
255 fn cabecera_a_cero_es_fin_del_log() {
256 assert_eq!(longitud_registro(&[0, 0, 0, 0]), None);
257 assert_eq!(longitud_registro(&[0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF]), None);
258 assert_eq!(longitud_registro(&[3, 0, 0, 0]), Some(3));
259 }
260
261 #[test]
262 fn manifiesto_rechaza_version_ajena() {
263 let mut manifiesto = Manifiesto {
264 version: 99,
265 apps: Vec::new(),
266 };
267 let bytes = postcard::to_allocvec(&manifiesto).unwrap();
268 assert!(Manifiesto::deserializar(&bytes).is_err());
269 manifiesto.version = VERSION_MANIFIESTO;
270 assert!(Manifiesto::deserializar(&manifiesto.serializar().unwrap()).is_ok());
271 }
272
273 #[test]
274 fn superbloque_cabe_en_un_sector_y_vuelve_intacto() {
275 let sb = SuperBloque {
276 magia: MAGIA,
277 version: VERSION_SUPERBLOQUE,
278 cursor: 4096,
279 raiz: Some([1u8; 32]),
280 manifiesto: Some([2u8; 32]),
281 };
282 let bytes = sb.serializar().unwrap();
283 assert!(bytes.len() <= TAM_SECTOR);
284 assert_eq!(SuperBloque::deserializar(&bytes).unwrap(), sb);
285 }
286}