作者 | Tina
转自 InfoQ
家喻户晓，Linux 是 C 语言的代言人。然而，时代变了，Rust 正在衰亡并博得越来越多人的反对，它开始逐步表演 Linux 零碎语言的角色。
在往年的 Linux 基金会开源峰会上，Linus Torvalds 提到他心愿看到在 Linux Kernel 5.20 中融入 Rust。内核公布周期个别是 9 到 10 周，这意味着咱们可能会在 8 月初看到 5.19。而后，如果一切顺利的话，咱们将在 10 月下旬或 2022 年 11 月上旬在 5.20 中看到 Rust。而仅在去年，Linus Torvalds 才刚对 Rust 发表过评论，示意本人绝不会推动 Linux 中的 Rust 静止，“Rust 劣势的背地必定存在复杂性，所以我会采取张望的态度，看看这些劣势是否真的见效。”
那么为什么 Rust 会如此快进入到 Linux 内核之中？这对社区、对应用 Linux 和 Rust 的公司来说意味着什么？对解答这些疑难，咱们采访了跨云存储厂商达坦科技（DatenLord）的联结创始人施继成。
采访嘉宾：
施继成 ，达坦科技（DatenLord）联结创始人兼 CTO，曾供职于 Google、Alibaba 等国内出名科技公司。善于操作系统内核开发、分布式系统、嵌入式零碎，对分布式数据一致性有深刻的钻研。发表多篇操作系统内核相干论文，累计数百次援用。
InfoQ：几年前，有一些声音示意“是时候用 Rust 重写操作系统了”。以您的察看来看，这可能实现吗？为什么？
施继成 ：如果咱们将“用 Rust 重写操作系统”定义为从零开始搭建一个基于 Rust 语言的操作系统且心愿其可能商业化是不太事实的。起因就在于商业化的操作系统是须要利用场景的，某一个利用场景在相当长的工夫内都会支流风行一个或几个操作系统，不轻易扭转，比方桌面操作系统中的 Windows 和 MacOS，手机操作系统中的 Android 和 iOS，以及服务器操作系统 Linux，BSD 和 Windows Server 等。咱们能够发现这些支流的操作系统是陪伴着该畛域的倒退成长起来的，往往都有长达几十年的历史，一旦造成主导地位不易撼动。
用户不违心更换操作系统的起因次要是“生态依赖”—— 许许多多基于这些操作系统开发的应用程序和开发框架。如果说从零开始写一个操作系统还有可能由一家商业公司实现，那么残缺迁徙操作系统下层生态则是一个须要全人类参加的浩瀚工程。因而我认为用 Rust 语言从头写一个全新的基于现有成熟场景的操作系统是不事实的。
那么 Rust for Linux（以下简称 R4L）是另外一条可行的计划，该办法之所以可行，次要起因就是不扭转 Linux 操作系统的接口，齐全兼容现有 Linux 上的所有应用程序。R4L 仅仅是替换掉 Linux 外部的某些内核模块，这些用 Rust 实现的内核模块能够与其余内核组件完满联合，通过缓缓“鲸吞”的办法，使得 Linux 中越来越多的组件应用 Rust 语言实现，最终达到进步 Linux 安全性的目标。当然现阶段 R4L 还在初级阶段，后续还有许多不确定性，须要社区和大家独特欠缺。
InfoQ：编写平安的 C 代码是可能的，那为什么还会很多人认为将 Rust 增加到 Linux 内核很重要？另外，将 Rust 增加到内核中，对社区、对贵司来说别离意味着什么？
施继成 ：“编写平安的 C 代码是可能的”这句话自身没有错，应用任何语言都有可能写出平安的代码，但程序员们为什么还要抉择一种平安的语言呢？因为程序员也是人，是人就会犯错，程序员在代码中犯下的错就是家喻户晓的 Bug。优良的程序员会应用各种办法防止或缩小本人犯错，抉择一种平安的语言，例如 Rust，就是这些致力中的一种。Rust 语言提供了一些个性，保障了程序员不犯内存谬误和线程并发拜访谬误，而这些谬误在内核开发中往往占据了大多数。以 Windows 操作系统为例，在微软 2019 年的一次演讲（InfoQ – 促成软件开发及相干畛域常识与翻新的流传 - 极客邦 的安全漏洞有 70% 是内存平安问题，我置信 Linux 中的景象应该相似。基于此，将 Rust 增加到 Linux 内核中对进步其安全性至关重要。
R4L 我的项目对于 Rust 语言社区而言是重大利好，因为任何支流的语言都须要一个或几个利用场景来发展壮大，Rust 曾经被证实能够用以构建浏览器—— Firefox，R4L 我的项目则证实了 Rust 能够被用来构建操作系统。随着这些支流利用场景的一直拓展，Rust 会被越来越多人应用，相应的 Rust 语言的生态也会越来越好，最终升高 Rust 语言的应用难度，吸引更多人来应用 Rust，这是一个正向循环。
对于我司（北京达坦科技）而言，R4L 我的项目也帮忙咱们更容易构建平安的存储系统。因为我司主打软硬件联合的存储系统，所以和 Linux 内核打交道是不可避免的，也须要写零碎内核模块来实现硬件适配工作，R4L 让咱们的平安相干工作变得更加简略了，也进步了零碎层的安全性。因为 R4L 还处在初级阶段，咱们在应用过程中也会向 Linux 社区提交 Patch，帮忙 R4L 零碎不断完善。
InfoQ：Rust for Linux 倒退至今曾经实现了哪些性能，还有哪些性能有待欠缺？
施继成 ：Rust for Linux 我的项目次要分为两个局部，第一个局部是将 Kernel 中原来的 C 语言接口用 unsafe 的 Rust 代码分装进去，咱们俗称 binding，这一部分工作大部分由代码主动生成，绝对比较简单。另外一部分是如何将 unsafe 的 Rust 代码封装成为 safe 的 Rust 代码，即如果通过 Rust 语言的个性来保障 Linux 中办法的安全性，这一部分的工作则完成度较低。
因为 kernel 模块切实过于繁冗，这里只能列举其中的一些来阐明状况，曾经局部实现性能的模块包含内存调配治理模块和链表等根底数据结构模块等，而未实现的模块包含内核线程形象和异步工作执行器等。
InfoQ：这个倒退历史当中，存在哪些衡量？
施继成 ：据我所知，在 R4L 我的项目中当初的次要衡量点依然在安全性上。因为 Linux C 语言模块的安全性大多由良好的编程标准和调用范式来达到，所以很多安全性的保障都是隐含在代码逻辑中的；例如，内存被正确开释须要内存调用者本人来保障，大家往往采纳的范式是在所有可能退出的中央都加上内存开释代码，或者将退出进口管制在一个中央。内核很多平安点比上述例子要简单许多，如何将这些隐含的逻辑封装在 Rust 代码中有十分大的挑战，在平安的同时提供和 C 语言一样的性能则对性能实现者提出了更大的挑战。不过我深信随着工夫的推移和贡献者的增多，这些问题最终都可能失去完满的解决。
InfoQ：Linus 对 Rust 有一些态度上的转变，比方从最开始的“张望”，到抵赖 Rust 将呈现在 Linux 中。次要起因，您认为是什么？
施继成 ：我集体感觉有以下几个起因：
Linus 早年间尝试用 C++ 写内核代码的体验不好，只尝试了两周工夫，最终放弃应用 C++ 写内核。这一段经验会让 Linus 在承受新的语言上更加审慎。R4L 的尝试在最开始让大家感觉危险很高，质疑声音也很多，不过随着这几年社区的一直致力，大家看到更多的心愿，包含 Linus 在内的内核开发和维护者对 R4L 的信念也更短缺。
InfoQ：您认为如果在 5.20 版本中呈现 Rust，这其中还存在什么挑战？
施继成 ：当 R4L 进入主分支后，真正的故事才刚刚开始。就像之前咱们介绍的一样，R4L 我的项目更多的是给内核开发搭建脚手架，真正的内核模块还须要一个一个替换和重写，例如文件系统和网络通信模块等等。这些模块有的历史悠久，代码构造的复杂性导致了任何语言级别的切换都不会是一个简略的工作。如何对这些大型模块进行安稳的迁徙将会是整个社区面临的微小挑战。
InfoQ：Rust 对开发者来说，难度还比拟大，并且相熟 Rust 的人目前还不多，如果下一个版本中呈现了 Rust，对于维护者来说是否形成一些问题？
施继成 ：这个问题能够从两方面答复。首先，Rust 语言的使用者曾经从 2020 年初的 60 万增长到 2022 年初的 220 万，语言使用者的增多意味着有更多人可能投入到内核开发和保护工作中，能为保护工作提供不少的帮忙。另外一个方面，Linus 也从语言难度的角度探讨过 Rust，他认为比起 Rust 语言，零碎内核的复杂度更大，因而 Rust 语言不应该成为内核开发中最艰难的问题。同时 Linus 还以 Perl 语言举例，认为这是一门极难浏览的语言，不过这并不障碍 Perl 语言在 Linux 我的项目中的应用。
InfoQ：说到 Rust 的当初和将来，您认为该语言当初处于什么地位？
施继成 ：Rust 语言曾经间断 7 年蝉联 StackOverflow 网站（寰球最大的编程问答网站）最受欢迎语言，Rust 语言的受欢迎水平是显而易见的。当初随着 Rust 马上（Linus 原话是：“It’s getting to the point where real soon now”）将成为 Linux 的官网第二语言，再一次验证了 Rust 语言的实用价值，必然会吸引更多的程序员来学习和尝试 Rust。咱们看到了 Rust 十分好的增长势头，置信随着 Rust 社区的一直倒退，其将会成为最支流的几门编程语言之一，就像当初的 C 和 C++ 一样。