用Rust重写Linux内核，这可能吗？

rust| 2021-03-25

图1: rust用Rust重写Linux内核，这可能吗？

作者 | 万佳、王强

在 C 语言唱主角的 Linux 世界，Rust 语言来了。

众所周知，Linux 是 C 语言的代言人。但是，时代变了，Rust 兴起并且正赢得更多人的支持，它开始逐渐扮演 Linux 系统语言的角色。

1Rust 在 Linux 圈子中的尝试

在 2020 年 Linux Plumbers 峰会上，开发人员认真考虑了将 Rust 语言用于 Linux 内联代码的想法。

目前，已经有很多 Linux 中的 Rust 内容被推向市场。比如，2020 年，AWS 发布了 Bottlerocket，这是一种专为运行容器而打造的基于 Linux 的开源操作系统，其中包含大量的 Rust 代码。

Sylvestre Ledru 白天是 Mozilla 的主管，晚上是 Debian Linux 开发人员。他已经使用 LLVM 编译器基础架构及其 Clang C 语言前端和工具链基础架构，将一个 Rust 版本的 Coreutils 移植到了 Linux 中。据了解，Coreutils 是 GNU Shell 核心实用程序。

基于这些内容，他已经启动了 Linux 并运行了一些最受欢迎的 Debian 软件包。虽然 Ledru 承认这一平台还没有准备好投入生产，但经过很多繁重的工作后，它现在已经可以使用了。总有一天，它会发展到替代 GNU Coreutils 的地步。

2Rust 很香，有机会进入 Linux

某种程度上，Rust 之所以受欢迎，是因为开发人员用 Rust 更容易编写出安全的软件。一直以来，安全性深深困扰着微软和谷歌等公司。比如，微软的研究人员称，该公司每年修复的漏洞中有 70% 与内存安全有关。同样，谷歌调查发现，Chrome 代码库中所有严重的安全漏洞，70% 是内存管理的安全漏洞。

这些安全问题正好可以用 Rust 来解决。AWS 产品经理 Samartha Chandrashekar 表示，“它有助于确保线程安全，并防止与内存相关的错误，例如可能导致安全漏洞的缓冲区溢出。

在 Linux 圈子里，2019 年 Linux 安全峰会揭示，大约三分之二的 Linux 内核漏洞来自内存安全问题。

从理论上讲，Rust 可以使用本质上更安全的应用程序接口（API）完全避免这些漏洞。

那么，关于 Linux 中 Rust 地位，Linux 开发人员 Nelson Elhage 总结道：Linux Rust 的支持者并不是“提议将 Linux 内核用 Rust 重写；他们只是努力想做到让新的代码可以用 Rust 来编写。Rust 支持的三个潜在关注点包括利用内核中的现有 API、架构支持”，以及处理 Rust 和 C 之间的应用程序二进制接口（ABI）兼容性。

3Linux 之父的观点：驱动程序可能率先 Rust 化

当然，Rust 能否替代 C 语言，主导 Linux 世界？

Linux 之父 Linus 和 Linux 稳定内核的维护者 Greg Kroah-Hartman 或许最有发言权。

Linus 一直在“等待与观察”。他说：“我对这个项目很感兴趣，但我认为它是由非常热衷于 Rust 的人们推动的，而且我想看看它在实践中的效果究竟如何。”

“从个人来说，”他表示，“绝不会‘推动’Linux 中的 Rust 运动，但考虑到 Rust 所承诺的优势和它能够避免的一些安全隐患，我愿意接受它，但我也知道有时诺言不会兑现。”

Linus 认为，Rust 的首要目标似乎是驱动程序，这是因为在那里，你可以找到许多不同的可行目标，并且内核的这些部分相当小巧且独立。对某些人来说，这可能没那么有趣，但它是非常明显的目标。

在他看来，首先考虑驱动程序的另一个原因是“任何对驱动程序的初期尝试都发生在架构层面。很多驱动程序只关联了少数几个目标架构，因此 Rust 代码在某些架构上不被支持的问题在这里并不算什么大事。”

Linux 稳定内核的维护者 Greg Kroah-Hartman 认同 Linus 的说法，“驱动程序可能是这类尝试的首选领域，因为它们是内核源代码依赖树的’末端枝叶’。它们依赖于核心内核功能，但没有任何内容依赖它们”。

Linus 知道有些人完全不喜欢用户空间中有 Rust 的存在。“人们在抱怨用户空间中的’Rust 化’对未来的内核来说并不是什么好迹象，但究竟如何，我们可以拭目以待。内核与用户空间项目是不一样的——内核在某些方面更难处理（我们使用了很多非常奇怪的头文件，这些文件推动了可以称为“C”的边界），但是在其他许多方面又更容易（主要因为内核是完全自包含的，因此最终二进制文件不依赖其他项目”。

“一切都归结为如何将用 C 编写的内核核心结构和长期规则之间的交互映射到 Rust 结构和长期规则中，以让 Rust 编写的驱动程序能够正确使用它们。想要将所有这些组织起来的开发人员将需要大量的用心努力，我祝他们好运。”Greg Kroah-Hartman 补充说。

4写在最后：

尽管几乎可以肯定，Linux 从 C 移植到 Rust 中这样的事情不会很快发生，但是将基于 Rust 的用户空间程序、驱动程序以及最后，将基于 Rust 的 Linux 内核引入 Linux 操作系统的前景引发了很多兴趣和实际行动。

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