Почему вы должны попробовать Rust

Цель данной статьи не рассказать о доселе невиданных возможностях Rust (сразу говорю, что тут ничего нового "Растоманы" не найдут), на Хабре вы итак найдете множество интересных статей о внутренностях языка и интересных случаев использования. Моя цель рассказать о том, что он предлагает в качестве решения обозначенных выше проблем, как это будет выглядеть со стороны программиста, и почему это важно.

История одного языка

Все началось в 2006 году как персональный проект сотрудника Mozilla - Грейдона Хоара (Graydon Hoare). В 2009 году Грейдон представил свой новый язык программирования коллегам из Mozilla Research, предложив его как перспективную замену C++, поскольку он разрабатывался с приоритетом на безопасность и эффективность создания параллельных приложений (современные браузеры, такие как Mozilla Firefox, являются крупными и очень сложными проектами с не тривиальными алгоритмами параллельной обработки данных). Вскоре, на ежегодном саммите Mozilla 2010, Грейдон представил язык Rust и анонсировал проект Servo (браузерный движок нового поколения). Вначале сообщество разработчиков отнеслось к этой инициативе довольно скептически и некоторые обвиняли Mozilla в синдроме NIH (Not Invented Here). Они назвали его ещё одним бесполезным языком программирования, который умрёт ещё до того, как он станет достаточно популярным, чтобы иметь хоть какое-то значение (вспоминая язык D и его судьбу). Однако дальнейшее развитие событий показало, что это не очередной академический проект для тестирования идей, а полноценный конкурент для таких мастодонтов, как C/C++.

В 2011 г. Rust, используя LLVM, успешно скомпилировал сам себя, а в 2015 году была выпущена первая стабильная версия 1.0. И, наконец, в 2017 году Mozilla выпустила свой первый полноценный проект, написанный на Rust, который был успешно интегрирован в Firefox - Quantum CSS - полностью мультипоточный CSS-движок, в основу которого взят результат разработки прототипа Servo. На этом этапе Mozilla доказала, что язык Rust уже зрелый и обладает достаточной функциональностью для создания больших и сложных production-ready приложений.

Прошло уже больше пяти лет с момента первого стабильного релиза. От изначальной версии Rust, показанной на презентации в 2010 году, уже мало что осталось. Полистав ту презентацию, вы можете легко заметить, что тогда язык был совершенно иным: другой синтаксис, зеленые потоки вместо системных и т.д. Rust сильно изменился во всех аспектах и стал языком программирования общего назначения, который подходит для любых задач. Этот результат был достигнут в основном благодаря открытому и дружелюбному сообществу, создавшему инфраструктуру, статьи, книги, учебные пособия и полезные инструменты. В настоящее время Rust можно применять в любой сфере, независимо от того, является ли проект desktop-приложением, ядром ОС или веб-приложением для облачного сервиса.

В последние годы мнение разработчиков о языке изменилось в положительную сторону. Невероятно, но Rust является самым любимым языком пользователей Stack Overflow уже пять лет подряд! Более того, стали появляться проекты, целиком написанные на Rust, а его присутствие в популярных open-source и коммерческих проектах растет с каждым годом. Например, ripgrep - это проект с открытым исходным кодом для рекурсивного поиска в каталогах с использованием регулярных выражений. Он в 10 раз быстрее, чем GNU grep, и в 4 раза быстрее, чем Silver Searcher. В результате ripgrep был интегрирован в MS Visual Studio Code в качестве средства поиска регулярок по умолчанию. Также, в копилку доказательства хорошей производительности получаемых программ можно добавить результаты The Computer Language Benchmarks Game проекта Debian, где Rust в одной лиге с C/C++.

Сегодня множество технологических компаний выбирают Rust за его производительность, безопасность и эффективность разработки. Позвольте мне привести несколько примеров:

• Apple – технологический гигант, который ставит на первое место производительность и безопасность, решил перевести низкоуровневую часть Apple Cloud Traffic на Rust, а новый функционал, по возможности, в первую очередь писать на нем.
• Amazon – выбрал Rust для реализации Firecracker – проекта безопасных и быстрых microVM для бессерверных вычислений.
• Microsoft – также активно исследует возможность перехода на Rust для низкоуровневых и чувствительных к производительности компонентов. Они уже попробовали в качестве эксперимента переписать некоторые низкоуровневые системные компоненты Windows.
• Google – разрешает использовать Rust (кроме kernel части) для реализации своей новой операционной системы Fuchsia.
• Mozilla – собирается переписать внутренние компоненты на Rust, чтобы улучшить многопоточную обработку, как часть инициативы сделать Firefox более безопасным и быстрым - Firefox Quantum.
• Huawei – также исследует возможности использовать язык Rust в своих будущих проектах.

Список можно продолжить и далее: Dropbox, Facebook, Bitbucket, Discord и т.д. – все эти известные компании начали использовать Rust в частях своих серверных платформ. Обратите внимание, что не только крупные международные компании используют Rust – в нем заинтересованы и стартапы. Например, новая компания, основанная Брайаном Кантриллом (изначальный разработчик dtrace), планирует использовать Rust в качестве основного языка для реализации своего проекта. Немаловажно для всех этих компаний то, что разработчики Rust принимают решения, связанные с дизайном языка, руководствуясь обратной совместимостью и стабильностью кодовой базы.

Но, несмотря на все успехи Rust, колыбель языка Mozilla чувствовала себя не очень хорошо и, в связи с финансовыми трудностями, в 2020 году приступила к отделению проекта в независимую организацию Rust Foundation, серьезно уменьшив свое влияние на развитие языка и отпустив его в свободное плавание. Изначальный список членов организации внушает оптимизм за будущее языка:

История одного языка

Все началось в 2006 году как персональный проект сотрудника Mozilla - Грейдона Хоара (Graydon Hoare). В 2009 году Грейдон представил свой новый язык программирования коллегам из Mozilla Research, предложив его как перспективную замену C++, поскольку он разрабатывался с приоритетом на безопасность и эффективность создания параллельных приложений (современные браузеры, такие как Mozilla Firefox, являются крупными и очень сложными проектами с не тривиальными алгоритмами параллельной обработки данных). Вскоре, на ежегодном саммите Mozilla 2010, Грейдон представил язык Rust и анонсировал проект Servo (браузерный движок нового поколения). Вначале сообщество разработчиков отнеслось к этой инициативе довольно скептически и некоторые обвиняли Mozilla в синдроме NIH (Not Invented Here). Они назвали его ещё одним бесполезным языком программирования, который умрёт ещё до того, как он станет достаточно популярным, чтобы иметь хоть какое-то значение (вспоминая язык D и его судьбу). Однако дальнейшее развитие событий показало, что это не очередной академический проект для тестирования идей, а полноценный конкурент для таких мастодонтов, как C/C++.

В 2011 г. Rust, используя LLVM, успешно скомпилировал сам себя, а в 2015 году была выпущена первая стабильная версия 1.0. И, наконец, в 2017 году Mozilla выпустила свой первый полноценный проект, написанный на Rust, который был успешно интегрирован в Firefox - Quantum CSS - полностью мультипоточный CSS-движок, в основу которого взят результат разработки прототипа Servo. На этом этапе Mozilla доказала, что язык Rust уже зрелый и обладает достаточной функциональностью для создания больших и сложных production-ready приложений.

Прошло уже больше пяти лет с момента первого стабильного релиза. От изначальной версии Rust, показанной на презентации в 2010 году, уже мало что осталось. Полистав ту презентацию, вы можете легко заметить, что тогда язык был совершенно иным: другой синтаксис, зеленые потоки вместо системных и т.д. Rust сильно изменился во всех аспектах и стал языком программирования общего назначения, который подходит для любых задач. Этот результат был достигнут в основном благодаря открытому и дружелюбному сообществу, создавшему инфраструктуру, статьи, книги, учебные пособия и полезные инструменты. В настоящее время Rust можно применять в любой сфере, независимо от того, является ли проект desktop-приложением, ядром ОС или веб-приложением для облачного сервиса.

В последние годы мнение разработчиков о языке изменилось в положительную сторону. Невероятно, но Rust является самым любимым языком пользователей Stack Overflow уже пять лет подряд! Более того, стали появляться проекты, целиком написанные на Rust, а его присутствие в популярных open-source и коммерческих проектах растет с каждым годом. Например, ripgrep - это проект с открытым исходным кодом для рекурсивного поиска в каталогах с использованием регулярных выражений. Он в 10 раз быстрее, чем GNU grep, и в 4 раза быстрее, чем Silver Searcher. В результате ripgrep был интегрирован в MS Visual Studio Code в качестве средства поиска регулярок по умолчанию. Также, в копилку доказательства хорошей производительности получаемых программ можно добавить результаты The Computer Language Benchmarks Game проекта Debian, где Rust в одной лиге с C/C++.

Сегодня множество технологических компаний выбирают Rust за его производительность, безопасность и эффективность разработки. Позвольте мне привести несколько примеров:

• Apple – технологический гигант, который ставит на первое место производительность и безопасность, решил перевести низкоуровневую часть Apple Cloud Traffic на Rust, а новый функционал, по возможности, в первую очередь писать на нем.
• Amazon – выбрал Rust для реализации Firecracker – проекта безопасных и быстрых microVM для бессерверных вычислений.
• Microsoft – также активно исследует возможность перехода на Rust для низкоуровневых и чувствительных к производительности компонентов. Они уже попробовали в качестве эксперимента переписать некоторые низкоуровневые системные компоненты Windows.
• Google – разрешает использовать Rust (кроме kernel части) для реализации своей новой операционной системы Fuchsia.
• Mozilla – собирается переписать внутренние компоненты на Rust, чтобы улучшить многопоточную обработку, как часть инициативы сделать Firefox более безопасным и быстрым - Firefox Quantum.
• Huawei – также исследует возможности использовать язык Rust в своих будущих проектах.

Список можно продолжить и далее: Dropbox, Facebook, Bitbucket, Discord и т.д. – все эти известные компании начали использовать Rust в частях своих серверных платформ. Обратите внимание, что не только крупные международные компании используют Rust – в нем заинтересованы и стартапы. Например, новая компания, основанная Брайаном Кантриллом (изначальный разработчик dtrace), планирует использовать Rust в качестве основного языка для реализации своего проекта. Немаловажно для всех этих компаний то, что разработчики Rust принимают решения, связанные с дизайном языка, руководствуясь обратной совместимостью и стабильностью кодовой базы.

Но, несмотря на все успехи Rust, колыбель языка Mozilla чувствовала себя не очень хорошо и, в связи с финансовыми трудностями, в 2020 году приступила к отделению проекта в независимую организацию Rust Foundation, серьезно уменьшив свое влияние на развитие языка и отпустив его в свободное плавание. Изначальный список членов организации внушает оптимизм за будущее языка:

Как вы можете видеть, в данный момент Rust является одним из самых любимых и перспективных языков программирования. Было бы ошибкой для программистов просто игнорировать все эти факты и ни разу не попробовать данный язык в деле.

Но что делает Rust таким желанным для многих разработчиков? Давайте немного углубимся в детали и изучим некоторые важные и полезные аспекты языка.

Приоритет безопасности

Если мы хотим создать приложения с минимумом уязвимостей, мы должны обратить пристальное внимание на операции управления памятью. Нарушение безопасности памяти приводит к неожиданному сбою программ и может быть использовано для несанкционированного доступа к данным пользователя. В результате пользователь сталкивается с утечкой данных и удаленным выполнением кода. К таким нарушениям относятся:

• Использование памяти после освобождения (Use After Free)
• Разыменование нулевого указателя (Null Dereference)
• Использование неинициализированной памяти (Using uninitialized variables)
• Двойное освобождение (Double Free)
• Переполнение буфера (Buffer Overflow)

MSRC Security Research 2019 года (Microsoft) показал, что 70% Common Vulnerabilities and Exposures (CVEs) в их продуктах были связаны с проблемами безопасности памяти в С и С++ (думаю весьма известный график):

Кто-то может сказать, что данный отчет лишь показывает проблемы Microsoft, так как их продукты являются проприетарным программным обеспечением, тогда как продукт с открытым исходным кодом благодаря контролю «тысячи глаз» будет иметь значительно меньше проблем. На самом деле не все так радужно. Взгляните на CVEs за 2019 год (последний из доступных на данном ресурсе), найденные в ядре Linux, разрабатываемом и проверяемом ведущими отраслевыми экспертами: