取代C++！3.6萬行Rust代碼改寫Windows內核，這門語言最早竟用來修電梯

明敏 衡宇 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

取代C++，Rust真的要重寫萬物了！

在得到Linux、谷歌、亞馬遜云等大廠青睞后，最近的爆炸消息——

微軟已經用3.6萬行Rust代碼改寫了Windows內核。

而且推進速度相當快，4月劇透消息，過了兩周，Windows 11內部預覽版已經用上了。

微軟云Azure CTO在推特上激動喊話：

如果你加入了Windows 11 Insider Preview內測，你將首次體驗到Rust支持的Windows內核！

重寫的內核中，主要包括DWriteCore 以及Win32 GDI兩個項目，并通過了Windows開機所有測試。

其中，Win32 GDI寫于上世紀80年代末90年代初，是工齡30多年的老代碼了。

如今之所以被Rust取代，微軟給的理由簡單粗暴：

Rust語言有著極高的內存安全性，原來內核中大量的不安全的子例程也在改寫后消失不見。同時，Rust語言更簡潔高效。

公開資料還表示，隨著時間的推移，Windows內核對Rust的采用將被大幅擴展。

不光是大廠喜愛，Rust還連續(xù)多年成為Stack Overflow開發(fā)者調查中“最受歡迎的編程語言”。最近Unix系統(tǒng)的基礎工具sudo和su也要用Rust重寫了。

不過有點意外的是，Rust最初被發(fā)明出來，竟然是為了修電梯？？？

怒爬21層樓后決定開發(fā)新語言

萬事起源只在于2006年的某天，一位名叫格雷頓老哥（Graydon Hoare）住的那棟公寓，電梯又壞了。

第n次，他一邊罵罵咧咧一邊努力爬向自己位于21樓的家。他想不通，電梯系統(tǒng)咋就這么容易崩潰呢？不應該呀！

作為一名大廠碼農，格雷頓老哥覺得，這事兒不是不能解決。

當時他29歲，正在開源網(wǎng)頁瀏覽器Mozilla公司（火狐背后的公司）打工。作為業(yè)內人士，他深知大多數(shù)的電梯故障，都是編寫程序的語言很容易意外引入內存錯誤，從而引發(fā)軟件崩潰。

而當時電梯軟件往往是用C或C++語言編寫。

它們的優(yōu)點是緊湊、快速，但問題是非常容易引發(fā)內存錯誤，導致系統(tǒng)崩潰，甚至是安全問題。

所以一不做二不休，格雷頓老哥為了不再爬樓，干脆決定搞個新編程語言出來。

目標就是不容易內存錯誤的語言，最好更短、更快。

于是，Rust語言誕生了。

而且Rust的取名，也很有意思。

Rust和一種真菌同名，中文學名植物銹病，格雷頓評價其“為了生存而過度設計”。

這種真菌生物結構完全是分布式的，空間上無單點失敗，也就是說單獨去掉哪部分都不影響它的存活，魯棒性賊強。

在全生命周期中，Rust真菌共有5種生命形態(tài)，其中3種形態(tài)還能倒退回上一形態(tài)，幾乎等同于蝴蝶還能變回毛毛蟲重新生長。

而且，Rust真菌可以多宿主寄生，恰能映射Rust語言對語言間互操作性的重視。

△患有Rust的植物（密恐患者們對不起了?。?/h1>

在單槍匹馬個人開發(fā)幾年后，2009年，Rust得到Mozilla公司研究院的支助；2010年項目對外公布。

研發(fā)過程中，Rust已經建立了一個活躍度極高的社區(qū)，任何開發(fā)者都可以直接給這個項目提bug，或者直接貢獻源碼。

2015年5月，Rust的1.0版正式發(fā)布。

僅僅一年光景，Rust就吸納了無數(shù)的擁躉。2016年起，它連續(xù)7年被Stack Overflow開發(fā)者調查評為“最受歡迎的編程語言”。

連續(xù)榮登榜首所依仗的優(yōu)點，一是運行速度快，二是內存利用率高，三是防止段錯誤。

簡而言之，是在某些部分可以取代C/C++的利器。

所以代碼江湖流傳著一種說法，把Rust比作跑酷，可以做高危險動作，但是不太容易傷害到自己。

相比之下，C++可以看作是在玩帶火的電鋸。

而憑借著開發(fā)Rust，格雷頓老哥也一戰(zhàn)成名。

之后幾年內，他還參與了Swift的開發(fā)。

說來這也是一段有意思的故事。相比于當團隊leader，老哥似乎更喜歡做一線開發(fā)。

他曾在回應“為什么離開Rust團隊”中表示，2013年前后那段時間個人情感生活遭受重創(chuàng)（離婚），導致他沒有太多精力負責Rust團隊，后面他還在Mozilla總做了些低調且不著急上線的項目，然后就離職了。

直到2016年初，他接到了蘋果團隊的一個電話，表示正在找?guī)兔﹂_發(fā)Swift的程序員，“是一個非領導職位，我更喜歡”。

靠著安全性成為大廠寵兒

但到這里，Rust的傳奇故事才說了一半。

憑借著“安全性高”的初衷，近幾年它在大廠中的受歡迎度也越來越高。

不僅是Windows，Linux、Android這些主流系統(tǒng)也都先后擁抱Rust。亞馬遜云、微軟、谷歌和Rust的關系也一直不錯。

之所以會如此，主要原因或許還是C/C++在內存安全方面，真的不太行。

比如微軟幾年前就對Rust很感興趣了，他們將其認定為產品交付前消除內存安全漏洞的好辦法。

2019年，微軟承認其產品被CVE披露的漏洞中，有70%是因為使用C/C++后導致的內存安全漏洞。

而Rust工具鏈關注揪出代碼中的潛在漏洞，這在理想情況下能減少代碼被黑客攻擊的可能。

另一邊，Linux內核也已引入Rust。

去年，由Linux基金會主辦的2022開源峰會上，Linus老爺子突然官宣，也許下一個版本就要把Rust加入進來了！

這意味著官方將把Rust for Linux的PR合并到Linux內核的主線里。

（Rust for Linux是一個呼吁Linux和Rust結合的組織）

要知道，此前光是Rust的支持補丁就已發(fā)布到第七版了。

當時現(xiàn)場聽到這一消息，立刻掌聲雷動，以至于Linus花了好一會兒才讓大家平靜下來。

幾個月過后，Linux 6.1版本發(fā)布，內核增加了Rust支持，成為了C語言之外的第二種官方語言。

谷歌這邊的動作其實更早。

2021年Android 12發(fā)布，即宣布支持Rust。從這以后，他們就一直在Android開源項目中擴大Rust的使用。

不過谷歌的做法不是立刻讓Rust來替代C/C++，而是新代碼用Rust來寫。

從官方發(fā)布的數(shù)據(jù)里可以看到，C和C++還是占主導地位，Rust的比例在逐步提升。

而截止去年年底，谷歌表示，Android中用Rust寫的部分，還沒有發(fā)現(xiàn)任何安全漏洞。

這個結果非常重要，因為它意味著Rust能有效防止Android中最常見的漏洞——也就是內存安全漏洞。谷歌22年的數(shù)據(jù)顯示，內存安全漏洞在各類漏洞中的占比都非常高。

在許多C/C++寫的組件中（如藍牙、NFC等），每一千行代碼中就會有1個漏洞。按照這個比例來換算，Rust很可能已經阻止了數(shù)百個漏洞。

以及基于它高并發(fā)的優(yōu)點，在Android中使用Rust，還能進一步平衡系統(tǒng)安全和延遲，一般來說一些安全措施會導致編程語言變慢。

比如使用新的UWB堆棧，可以節(jié)省幾兆內存，并通過現(xiàn)有進程運行來避免一些IPC延遲。

亞馬遜云對Rust也格外喜歡，因為它在節(jié)省能源上同樣表現(xiàn)很nice。

一項研究測試了27種編程語言，結果發(fā)現(xiàn)C和Rust在能源利用方面，比Java高效50%，比Python高效98%。

但C的問題已經說了很多遍了，內存安全漏洞多，所以綜合這么一看，Rust又贏了。

實際上，大廠們對Rust已經不只是青睞，甚至是寵愛了。

2020年，Rust背后公司Mozilla宣布大規(guī)模裁員，Rust團隊被裁掉，Rust的命運陷入巨大的不確定中。

為了規(guī)避掉這種隱憂，亞馬遜、微軟、谷歌、華為等大廠，直接共同發(fā)起了一個Rust非盈利基金會。承諾兩年內投入約100萬美元預算，支持Rust項目維護。

而在業(yè)內，Rust的事跡更是數(shù)不勝數(shù)。

最近，兩個類Unix的核心實用程序sudo和su正在用Rust重寫中；此前，GitHub痛改自家搜索引擎基于Rust；Discord一個Go服務也用Rust重寫了……

（歪樓一下，Rust在加密貨幣領域也很受歡迎）

不過，Rust也存在缺點，比如學到后面會比較難，剛上手的開發(fā)速度也比Go、Java慢很多。

所以Rust好評度高，但是“賣座率”還比較一般，甚至會被打上“冷門語言”的標簽。

尤其是國內對Rust招聘，簡直可以用“少得可憐”來形容。

有網(wǎng)友抱著悲觀態(tài)度：

為此，Rust也在進一步優(yōu)化自身。

根據(jù)其發(fā)布的Rust 2024路線中，官方團隊將在降低學習門檻、壯大生態(tài)連接等方面加大努力。

所以，后面Rust會怎么走下去，也還是值得期待了~

參考鏈接：
[1]https://www.thurrott.com/windows/windows-11/282995/first-rust-code-shows-up-in-the-windows-11-kernel
[2]https://www.technologyreview.com/2023/02/14/1067869/rust-worlds-fastest-growing-programming-language
[3]https://www.reddit.com/r/rust/comments/7qels2/i_wonder_why_graydon_hoare_the_author_of_rust/
[4]https://arstechnica.com/information-technology/2023/05/two-core-unix-like-utilities-sudo-and-su-are-getting-rewrites-in-rust/
[5]https://security.googleblog.com/2022/12/memory-safe-languages-in-android-13.html?m=1
[6]https://aws.amazon.com/cn/blogs/opensource/sustainability-with-rust/