取代C++！3.6万行Rust代码改写Windows内核

明敏 衡宇 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

取代C++，Rust真的要重写万物了！

在得到Linux、谷歌、亚马逊云等大厂青睐后，最近的爆炸消息——

微软已经用3.6万行Rust代码改写了Windows内核。

而且推进速度相当快，4月剧透消息，过了两周，Windows 11内部预览版已经用上了。

微软云Azure CTO在推特上激动喊话：

如果你加入了Windows 11 Insider Preview内测，你将首次体验到Rust支持的Windows内核！

重写的内核中，主要包括DWriteCore 以及Win32 GDI两个项目，并通过了Windows开机所有测试。

其中，Win32 GDI写于上世纪80年代末90年代初，是工龄30多年的老代码了。

如今之所以被Rust取代，微软给出的理由简单粗暴：

Rust语言有着极高的内存安全性，原来内核中大量的不安全的子例程也在改写后消失不见。同时，Rust语言更简洁高效。

公开资料还显示，随着时间的推移，Windows内核对Rust的采用将被大幅扩展。

不光是大厂喜爱，Rust还连续多年成为Stack Overflow开发者调查中“最受欢迎的编程语言”。最近Unix系统的基础工具sudo和su也要用Rust重写了。

不过有点意外的是，Rust最初被发明出来，竟然是为了修电梯？？？

怒爬21层楼后决定开发新语言

万事起源只在于2006年的某天，一位名叫格雷顿老哥（Graydon Hoare）住的那栋公寓，电梯又坏了。

第n次，他一边骂骂咧咧一边努力爬向自己位于21楼的家。他想不通，电梯系统咋就这么容易崩溃呢？不应该呀！

作为一名大厂码农，格雷顿老哥觉得，这事儿不是不能解决。

当时他29岁，正在开源网页浏览器Mozilla公司（火狐背后的公司）打工。作为业内人士，他深知大多数的电梯故障，都是编写程序的语言很容易意外引入内存错误，从而引发软件崩溃。

而当时电梯软件往往是用C或C++语言编写。

它们的优点是紧凑、快速，但问题是非常容易引发内存错误，导致系统崩溃，甚至是安全问题。

所以一不做二不休，格雷顿老哥为了不再爬楼，干脆决定搞个新编程语言出来。

目标就是不容易内存错误的语言，最好更短、更快。

于是，Rust语言诞生了。

而且Rust的取名，也很有意思。

Rust和一种真菌同名，中文学名植物锈病，格雷顿评价其“为了生存而过度设计”。

这种真菌生物结构完全是分布式的，空间上无单点失败，也就是说单独去掉哪部分都不影响它的存活，鲁棒性贼强。

在全生命周期中，Rust真菌共有5种生命形态，其中3种形态还能倒退回上一形态，几乎等同于蝴蝶还能变回毛毛虫重新生长。

而且，Rust真菌可以多宿主寄生，恰能映射Rust语言对语言间互操作性的重视。

△患有Rust的植物（密恐患者们对不起了！）

在单枪匹马个人开发几年后，2009年，Rust得到Mozilla公司研究院的支助；2010年项目对外公布。

研发过程中，Rust已经建立了一个活跃度极高的社区，任何开发者都可以直接给这个项目提bug，或者直接贡献源码。

2015年5月，Rust的1.0版正式发布。

仅仅一年光景，Rust就吸纳了无数的拥趸。2016年起，它连续7年被Stack Overflow开发者调查评为“最受欢迎的编程语言”。

连续荣登榜首所依仗的优点，一是运行速度快，二是内存利用率高，三是防止段错误。

简而言之，是在某些部分可以取代C/C++的利器。

所以代码江湖流传着一种说法，把Rust比作跑酷，可以做高危险动作，但是不太容易伤害到自己。

相比之下，C++可以看作是在玩带火的电锯。

而凭借着开发Rust，格雷顿老哥也一战成名。

之后几年内，他还参与了Swift的开发。

说来这也是一段有意思的故事。相比于当团队leader，老哥似乎更喜欢做一线开发。

他曾在回应“为什么离开Rust团队”中表示，2013年前后那段时间个人情感生活遭受重创（离婚），导致他没有太多精力负责Rust团队，后面他还在Mozilla中做了些低调且不着急上线的项目，然后就离职了。

直到2016年初，他接到了苹果团队的一个电话，表示正在找帮忙开发Swift的程序员，“是一个非领导职位，我更喜欢”。

靠着安全性成为大厂宠儿

但到这里，Rust的传奇故事才说了一半。

凭借着“安全性高”的初衷，近几年它在大厂中的受欢迎度也越来越高。

不仅是Windows，Linux、Android这些主流系统也都先后拥抱Rust。亚马逊云、微软、谷歌和Rust的关系也一直不错。

之所以会如此，主要原因或许还是C/C++在内存安全方面，真的不太行。

比如微软几年前就对Rust很感兴趣了，他们将其认定为产品交付前消除内存安全漏洞的好办法。

2019年，微软承认其产品被CVE披露的漏洞中，有70%是因为使用C/C++后导致的内存安全漏洞。

而Rust工具链关注揪出代码中的潜在漏洞，这在理想情况下能减少代码被黑客攻击的可能。

另一边，Linux内核也已引入Rust。

去年，由Linux基金会主办的2022开源峰会上，Linus老爷子突然官宣，也许下一个版本就要把Rust加入进来了！

这意味着官方将把Rust for Linux的PR合并到Linux内核的主线里。

（Rust for Linux是一个呼吁Linux和Rust结合的组织）

要知道，此前光是Rust的支持补丁就已发布到第七版了。

当时现场听到这一消息，立刻掌声雷动，以至于Linus花了好一会儿才让大家平静下来。

几个月过后，Linux 6.1版本发布，内核增加了Rust支持，成为了C语言之外的第二种官方语言。

谷歌这边的动作其实更早。

2021年Android 12发布，即宣布支持Rust。从这以后，他们就一直在Android开源项目中扩大Rust的使用。

不过谷歌的做法不是立刻让Rust来替代C/C++，而是新代码用Rust来写。

从官方发布的数据里可以看到，C和C++还是占主导地位，Rust的比例在逐步提升。

而截至去年年底，谷歌表示，Android中用Rust写的部分，还没有发现任何安全漏洞。

这个结果非常重要，因为它意味着Rust能有效防止Android中最常见的漏洞——也就是内存安全漏洞。谷歌22年的数据显示，内存安全漏洞在各类漏洞中的占比都非常高。

在许多C/C++写的组件中（如蓝牙、NFC等），每一千行代码中就会有1个漏洞。按照这个比例来换算，Rust很可能已经阻止了数百个漏洞。

以及基于它高并发的优点，在Android中使用Rust，还能进一步平衡系统安全和延迟，一般来说一些安全措施会导致编程语言变慢。

比如使用新的UWB堆栈，可以节省几兆内存，并通过现有进程运行来避免一些IPC延迟。

亚马逊云对Rust也格外喜欢，因为它在节省能源上同样表现很nice。

一项研究测试了27种编程语言，结果发现C和Rust在能源利用方面，比Java高效50%，比Python高效98%。

但C的问题已经说了很多遍了，内存安全漏洞多，所以综合这么一看，Rust又赢了。

实际上，大厂们对Rust已经不只是青睐，甚至是宠爱了。

2020年，Rust背后公司Mozilla宣布大规模裁员，Rust团队被裁掉，Rust的命运陷入巨大的不确定中。

为了规避掉这种隐忧，亚马逊、微软、谷歌、华为等大厂，直接共同发起了一个Rust非盈利基金会。承诺两年内投入约100万美元预算，支持Rust项目维护。

而在业内，Rust的事迹更是数不胜数。

最近，两个类Unix的核心实用程序sudo和su正在用Rust重写中；此前，GitHub痛改自家搜索引擎基于Rust；Discord一个Go服务也用Rust重写了……

（歪楼一下，Rust在加密货币领域也很受欢迎）

不过，Rust也存在缺点，比如学到后面会比较难，刚上手的开发速度也比Go、Java慢很多。

所以Rust好评度高，但是“卖座率”还比较一般，甚至会被打上“冷门语言”的标签。

尤其是国内对Rust招聘，简直可以用“少得可怜”来形容。

有网友抱着悲观态度：

为此，Rust也在进一步优化自身。

根据其发布的Rust 2024路线中，官方团队将在降低学习门槛、壮大生态连接等方面加大努力。

所以，后面Rust会怎么走下去，也还是值得期待了~

参考链接：
[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/