Rust 生态发展之路

Rust 最初是 Mozilla 员工 Graydon Hoare 在 2006 年开始做的私人项目 ^[1]，Graydon Hoare 原来是语言工程师，会参与编译器或工具的实现但并没有参与设计，因此开始有了自己设计语言的想法 ^[2]。

Rust 语言的设计参考了很多其他语言，在 70 年代末和 80 年代初，编程语言有很多优秀的竞争者，许多好想法并没有转化成广泛使用的系统语言，Graydon Hoare 希望能结合现代编程语言的理论实现这些好想法 ^[2]。

Mozilla 从 2009 年开始赞助这个项目，成立了团队来支持 Rust 的开发，并开始应用于实验性的 Servo 浏览器引擎项目 ^[1] （2020 年 8 月 Mozilla 大规模裁员，已经基本砍掉了对 Servo 的官方支持，也包括不少 Rust 活跃开发人员 ^[4]）。

2010 年 Rust 首次公开，同年开始改写自托管编译器（基于 LLVM 后端）来替换原来用 OCaml 写的编译器，在 2011 年实现了自我编译 ^[1]。

第一个稳定版本 Rust 1.0 到 2015 年才首次发布，随后按照“6-week train model”进行发布，可能每天都会产生一个开发版本，固定每 6 周发布一个测试版本，但仍需要经过测试才会合入稳定版本，就像火车一样按照时刻表发车 ^[5]。

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Rust 2021 的稳定版预计在 10 月发布 ^[6]，经过 11 年的发展，Rust 开源社区已有超过 6000 贡献者 ^[7]，约有 1300 万开发者 ^[8]。

Stack Overflow 的开发者调研显示只有 7% 的开发者在使用 Rust，对比 JavaScript、Python 等语言，使用 Rust 的开发者占比并不高；但从 2016 年开始，Rust 每年都是开发者最爱的编程语言 ^[9]。

开发者使用的语言占比 ^[9]

开发者喜欢和讨厌的语言 ^[9]

# 最爱的特性 #

首先 Rust 是存在一些不足的，比如学习曲线陡峭，在 2020 年的调研中约 15.8% 的开发者认为如果 Rust 更好学那么应用 Rust 的人会更多，而完善文档和课程是提及最多的方法。Rust 语言概念层次结构如下图 ^[10]：

其中生命周期、所有权等概念对于初学者来说可能难以理解，特别是“生命周期”，有 61.4% 的反馈者认为难以理解或学习困难 ^[11]；

另外编译时间较长也是 Rust 社区一直在讨论的问题，在 2020 年的调研中约半数开发者（50.5%）感觉已经有一定的提升，但缩短 Rust 的编译时间仍然是 Rust 团队接下来的重要任务 ^[11]。

不过这些不足完全不能掩盖 Rust 的突出优势。

Rust 设计的目标人群是“被 C++ 所困扰的开发者”。C/C++ 一直是系统编程的首选，但由于内存安全、数据竞争等引起的问题也一直存在，Rust 就是为了从语言层面解决这些问题而诞生的。

在实现安全系统编程的同时对底层有控制权 ^[12]，官网介绍 Rust 可以“赋予每个人构建可靠高效的软件的能力” ^[13]。

1. 高性能 ^[13]：Rust 没有运行时和垃圾回收器，可以提供对性能要求很高的服务，可在嵌入式设备上运行，也可以很方便地和其他语言集成 ^[13]；对比 C、C++ 和 Go，可以看到 Rust 的性能和 C++ 接近，远快于 Go ^[14]。

   

   Rust vs C gcc/Clang ^[14]

   

   Rust vs C++/Go ^[14]

2. 可靠性 ^[13]：安全可以说是 Rust 对比 C 语言最大的优势 ^[2]，2020 年 8 月 Rarf Jung 在他的博士论文中提供了第一个正式证据（RustBelt），证明了 Rust 的安全承诺成立 ^[15]，即使开发者有可能编写“不安全”代码，Rust 的安全声明仍然有效 ^[16]。

• 内存安全：采用了所有权类型系统，每个被分配的内存都有指针，且给每个变量都设定了生命周期，一旦超出生命周期，变量就会被自动释放 ^[12]；划分安全边界，如果你要做内存不安全的事情，必须在代码中明确 ^[2]；

• 线程安全：采用 1:1 线程模型，不需要运行时，消除了数据竞争现象。

3. 生产力 ^[13]：

• 提供全面出色的文档，由专门的社区团队维护；

• 支持多编辑器的智能自动补全、类型监测和自动格式化代码等功能；

• 清晰的错误提示；

• 包管理和构建工具。

# 开源生态 #

# 开源运营

Rust 在 2009 年开源，虽然是由 Mozilla 资助，但其实是一个社区共有的项目，很大一部分代码来自于社区贡献者 ^[1]。从 Rust 0.1.0 开始，共有 6273 人参与 Rust 社区贡献（数据来自 GitHub 上 rust-lang/rust 仓库和大部分相关子模块）^[7]，各版本的贡献者和贡献数如下图，除了最初的 0.1.0 版本，2017 年 4 月发布的 1.17.0 版本贡献者数和贡献数最多。

Rust 有完善的提案流程（RFC，Request For Comments），每一个人都可以提交提案，进行开发工作的核心团队细分为专项治理语言项目、社区运营、语言核心开发、工具开发、库开发等，来管理维护各个项目的各方面事项，具体如下图 ^[13]：

语言在不同领域的应用则由工作组来开发维护，如嵌入式设备、游戏开发、安全响应等 ^[13]。

除了工作团队和工作组，还提供了用户论坛（讨论任何与 Rust 相关的内容）、内部论坛（讨论语言自身开发）和 Discord、Zulip 等聊天平台用来交流 ^[13]。

日常有超过 90 个聚会和几个世界级的会议，对 Rust 感兴趣的开发者可以注册自己的活动，社区团队也提供了一些活动支持 ^[17]，并运营了 RustBridge 项目帮助开发者学习 Rust。

受疫情影响，Mozilla 在 2020 年 8 月宣布裁员约 250 人，占了公司人数的四分之一，其中包括了 Rust 开发团队。

虽然 Mozilla 被砍的项目非常令人惋惜，但Rust 开发团队的专家们被裁后加入了 Facebook、Amazon、Google 等科技巨头公司 ^[4]，也许 Rust 会因此变得更加开放、获得更多资源支持。2021 年 2 月 Rust 基金会宣布成立，赞助商包括了华为、AWS、Google、Microsoft、Facebook 等，基金会将会完全专注于 Rust 语言的开发与生态发展 ^[18]。

# 包管理

Rust 共有 6.8 万个注册的包，包括基础库和框架，总下载次数达到 95 亿次，下载次数较多的包涉及数值、解析器、字符解码、FFi 开发、序列化/反序列化等，其中下载次数最多的“rand”库（2015 年 2 月首次提交），下载次数已超过 8000 万 ^[19]；第二的“syn”库为 Rust 源码解析器（2019 年 6 月首次提交），下载次数已有 7500 多万。

包数量最多的分类是如下，除了通用的命令行程序、无标准库运行、开发工具等，可以看到 Web 编程、网络编程、数据结构、密码学、嵌入式开发、异步相关的库也比较多。

# 商业应用 #

2015 年 Rust 才发布稳定版本，但已有很多大公司选择 Rust 来开发或改写重要项目 ^[20]：

• Parity：安全的语言特性与区块链的特性天生有重合性，因此区块链也成为较早引入 Rust 语言的领域之一，Gavin Wood 博士开发的 Parity 客户端应该是首个使用 Rust 的区块链项目，于 2015 年推出，Parity Technologies 的产品还包括 Polkadot、substrate 等 ^[3]。

• Facebook: 从 2016 年开始使用 Rust，当时启动了一个名为 Mononoke 的重写项目；有 Mononoke 项目作为 Rust 语言是可行的，2019 年内部 Rust 开发团队达到了 100 人，并开始应用于 Diem 区块链项目；2020 年在内部成立了 Rust 开发者体验团队，继续为 Rust 社区做贡献，并支持内部 Rust 项目开发 ^[21]。

• Google：2016 年开始开发的 Fuchsia 操作系统，在 2020 年 12 月首次亮相于 google open source ^[22]，其中 22% 的代码为 Rust 编写 ^[23]。

• Amazon：从 2017 年开始在一些服务中使用 Rust，如 Firecracker（2018 年）、Botterocket（2021 年）等 ^[24]。

• 微软：2019 年 2 月发布报告称 70% 的安全问题为内存安全问题，为了解决安全问题，开始尝试使用 Rust 来代替 C/C++ 重写 Windows 组件；微软的 DeisLabs 团队也选择 Rust 来构建 Kubernetes 工具 Krustlet，并称 Rust 比 Go 更适合 Kubernetes 的开发 ^[25]。

2020 年 12 月，首届 RustChinaConf 在深圳举办，由 Rust 语言中文社区主导，赞助商包括华为、飞书、solana、NEAR 等企业，会议议题涉及区块链、数据库、云计算等各个领域，国内企业在 Rust 应用项目上也已有一定的尝试 ^[20]：

• PingCAP：于 2016 年 1 月开始使用 Rust 开发底层分布式储存 TIKV，并于 2016 年 4 月开源 ^[26]。

• 字节跳动飞书团队：2017 年开始引入 Rust，飞书客户端非 UI 部分是由 Rust 跨平台实现 ^[27]；2021 年 5 月开源 rsmpeg 项目，一个 FFmpeg 的库，也是采用 Rust 作为主要语言 ^[28]。

• 华为：华为致力于推进通信系统软件的安全可信演进，一直活跃于 Rust 社区，开发了代发度量工具 Tokei、Cargo-Geiger 等；同时也尝试将 Rust 应用于开源项目，StratoVirt 是 openEuler 上的企业级虚拟化平台，面向云数据中心，实现了一套架构统一支持虚拟机、容器、Serverless 三种场景 ^[29]；MindSpore 的 AI 团队建立了基于 TVM Rust Runtime 的运行模型，并发起了 Rusted AI 的非商业组织，推动 Rust 在 AI 领域的应用落地 ^[30]。

安全问题是商业公司考虑采用 Rust 的首要原因，Rust 在没有牺牲性能的情况下提供了比 C/C++ 安全的系统编程，使其成为了更好的选择。

但根据 JetBrains 2021 年的调研报告，出于兴趣或为私人项目选择 Rust 的开发者仍然占大多数，真正用于工作的开发者仅占 16%，而 Go 语言用于工作的开发者比例占到了 61%，差距明显 ^[31]。为 Rust 项目提供支持、给 Rust 开发者创造更多工作机会也是 Rust 基金会的目标之一。

# 总结 #

Rust 的设计哲学是内存安全、零成本抽象和实用性 ^[10]，其解决的安全问题是系统开发一直以来的痛点，传统领域如网络、数据库对于安全要求越来越高，新兴领域如区块链天然对于安全性就有极高的要求，因此 Rust 才能迅速获得国内外公司的青睐，成为 C/C++ 的有力竞争者。

除了性能上的核心竞争点，Rust 开源开发和生态建设的团队工作也非常明确。Rust 基金会成立后，整体项目由基金会来支持；开发通过开源社区进行；且由于 Rust 语言的学习门槛，社区团队在尽可能完善文档，帮助更多的人成为专业的 Rust 开发者，也吸引到了大量专业人士积极参与贡献。

Rust 名字来源于一种生命力很强的真菌，Graydon Hoare 希望 Rust 语言可以覆盖在死去语言的残骸之上，吸收这些旧语言的优秀特性，像真菌一样拥有多种可以互相转化的生命形态 ^[32]。Rust 的名字从字形上糅合了 Trust 和 Robust，也暗示了“信任”和“鲁棒性” ^[10]。目前来看，Rust 确实拥有了极强的生命力，让我们期待一下 Rust 的永不休眠。

参考