Краткая история Rust: от хобби до самого популярного ЯП по данным StackOverflow

alinatestova 25 февраля в 14:18 24,3k
Rust — это язык системного программирования, создатели которого уделили внимание трем вещам: параллелизму, скорости и безопасности. И хотя Rust считается молодым языком программирования — его первая стабильная версия вышла в 2015 году — он разрабатывается уже более десяти лет.

Сегодня мы бы хотели заглянуть в прошлое и рассказать историю языка Rust, показать, как изменились его функции и возможности за время разработки и привести конкретные примеры внедрения этого ЯП на практике.


/ изображение Jeff Vier CC

Личный проект (2006–2010)


Технология из прошлого, которая призвана спасти будущее от самого себя

— Грэйдон Хор (Graydon Hoare), разработчик Rust
Это одна из цитат Грэйдона Хора, которую озвучил Стив Клабник (Steve Klabnik) из команды разработчиков проекта Rust во время своей презентации на конференции ACM в 2016 году (слайды к презентации вы можете найти по ссылке, а для того, чтобы перемещаться между слайдами, используйте стрелки на клавиатуре). Эти слова хорошо отражают тот факт, что Rust — не революционный язык, имеющий передовые функции. Он просто включает в себя множество рабочих методов из «старых» языков (в том числе C++), повышая их безопасность.

Грэйдон Хор начал разработку Rust в 2006 году – в то время он был сотрудником Mozilla и занимался проектом в свободное от работы время. По словам Грэйдона, язык получил название в честь грибов семейства ржавчинные, поскольку те являются «распределёнными организмами», не имеющими «единой точки отказа», и обладают исключительной живучестью. Такие грибы имеют пять стадий жизненного цикла и быстро прорастают. Хор решил, что это хорошая аналогия для ЯП, сфокусированного на безопасности и скорости работы.

Занимаясь языком, Грэйдон установил определенные правила. Он отмечал, что в первую очередь необходимо уделять внимание семантике языка, а работа над синтаксисом — это последнее дело. Поэтому в ранней реализации Rust ключевые слова были не длиннее пяти символов — язык был «кратким» и использовал такие операторы, как log, ret и fn.

Например, первый код на Rust, который увидел свет, выглядел так:

fn main() {
    log "hello, world";
}

fn max(int x, int y) -> int {
    if (x > y) {
        ret x;
    } else {
        ret y;
    }
}

Как отмечает Стив Клабник, со временем это ограничение было снято: часть ключевых слов «удлинили», например, ret превратился в return, а часть заменили совсем. Для сравнения, в современной реализации языка вывод строки «Привет, мир!» выглядит так:

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

Также за время эволюции часть концепций и ключевых слов языка была убрана. Когда над языком работал Грэйдон, Rust был объектно-ориентированным и использовал оператор obj для описания объектов. Сейчас как таковое ООП языком не поддерживается, но Rust дает возможность реализовать многие его понятия с помощью абстракций.

Rust также работал с функциями параметрического полиморфизма. Концепции обобщенного программирования в языке сохранились и сейчас (оформление кода вы можете найти в этом документе), однако десять лет назад для обозначения типа параметров использовались квадратные скобки:

obj swap[T](tup(T,T) pair) -> tup(T,T) {
    ret tup(pair._1, pair._0);
}

fn main() {
    auto str_pair = tup("hi", "there");
    auto int_pair = tup(10, 12);
    str_pair = swap[str](str_pair);
    int_pair = swap[int](int_pair);
} 

Самостоятельно над Rust Грэйдон работал на протяжении четырех лет. За это время ему удалось воплотить в жизнь примерно 90% задуманных функций (часть из которых имела довольно грубую реализацию). Среда для выполнения кода была завершена на 70%. Всего за это время Хор написал 38 тыс. строк кода для компилятора на OCaml.

Переход к Mozilla (2010–2012)


Я не считаю, что у языка должны быть какие-то главные особенности.

Он должен состоять из набора понятных и надежных модулей, которые хорошо «работают» в комбинации друг с другом


— Грэйдон Хор (Graydon Hoare), разработчик Rust
По прошествии четырех лет, Грэйдон решил показать свой прототип менеджеру в Mozilla. В компании проявили интерес к проекту, поскольку искали инструмент для перестройки стека браузера на более простых технологиях, чем C++. Поэтому в компании создали команду (во главе с Грэйдоном) для работы над Rust, который стал основой браузерного движка Servo.

Тогда движок Mozilla не мог полноценно работать с мультиядерными системами, поскольку имел однопоточные схемы обработки контента. Например, однопоточными были функции формирования содержимого окна и запуска JavaScript. Rust позволил разделить код рендеринга на мини-задачи, выполняемые параллельно и экономящие ресурсы центрального процессора.

Кроме ускорения работы за счет распараллеливания операций, Rust позволил повысить защищенность браузера. На тот момент Firefox был реализован на C++ и содержал 4,5 млн строк кода. C++ — это «точный» язык программирования, требующий повышенного внимания к деталям, поэтому ошибки программистов могли приводить к возникновению серьезных уязвимостей. Задачей Rust стало снижение влияния человеческого фактора с помощью компилятора.

В 2010 году разработчики языка сменили используемый до этого компилятор OCaml на компилятор, написанный на Rust. В 2011 году Грэйдон опубликовал сообщение о том, что компилятор сумел успешно «собрать» сам себя, а в 2012 команда Rust объявила о релизе альфа-версии компилятора — его документация была не полной, а скорость создания билда оказалась далека от идеальной, однако он уже поддерживал большинство функций языка и кросс-компиляцию.

Годы typesystem (2012–2014)


Наша целевая аудитория — «разочарованные разработчики C++»

— Грэйдон Хор (Graydon Hoare), разработчик Rust
В этот момент Грэйдон отошел от работы над Rust и переключился на другие проекты. Как рассказывает Стив Клабник, после этого система управления стала более «распределенной». Была сформирована федеративная структура, в которой за изменения, вносимые в разные части проекта, отвечала отдельная группа разработчиков.

Команда продолжила расти, и в ней стали появляться люди, разбирающиеся в сложных системах типов. Поэтому началось активное развитие typesystem, и все больше аспектов языка выносились в библиотеки.

Например, на ранних этапах Rust был реализован «сборщик мусора» (GC — Garbage Collector), который Грэйдон внедрил для повышения защищенности памяти. Однако потом разработчики пришли к выводу, что они могут обеспечить тот же уровень надежности с помощью системы типов, и от GC отказались.

Это решение также сказалось на системе указателей, используемой в Rust. До удаления «сборщика мусора» в языке было три основных указателя:


После удаления GC система указателей претерпела изменения и приняла такой вид:

  • Box (уникальный указатель)
  • & (заимствованный указатель, который назвали «ссылкой»)

На этом этапе разработки языка программирования также было сделано множество улучшений, не связанных с typesystem. Например, велась работа над менеджером пакетов Cargo и онлайн-репозиторием Crates.io. Разработчики добавили возможность кастомизации настроек компилятора, что упростило переход на Rust с других языков. «Новичкам» не приходилось выяснять, для чего нужен тот или иной флаг при компиляции. Кстати, команды для менеджера пакетов Cargo вы также можете найти в презентации Стива Клабника.

Период с 2012 по 2014 год — это время, когда сообщество Rust начало обретать форму. В нем образовалось три больших «лагеря»: пользователи C++, пользователи скриптовых языков и функциональные программисты. Их экспертиза повлияла на язык — постепенно он стал сочетать в себе парадигмы функционального и процедурного программирования.

В марте 2014 года также был сформирован RFC-процесс, который использовался для представления значимых изменений в языке. Решение строилось по образу и подобию Python PEP, и сейчас в нем сделано 3 тыс. коммитов. Причем в RFC попадает любое изменение, даже вносимое разработчиками. По правилам команды Rust, никто не может вносить крупные изменения, не обсудив решение с сообществом.

Релиз (2015)


Мы не знаем наверняка, что из этого получится

— Грэйдон Хор (Graydon Hoare), разработчик Rust
В начале 2015 года была выпущена версия Rust 1.0 Alpha. В ней стабилизировали ядро языка, развили систему макросов, и, наконец, закрепили за целочисленными типами int и uint названия isize и usize. В начале второго квартала того же года Rust 1.0 перешел в бету — к этому моменту репозиторий crates.io имел 1700 крэйтов (структурная единица компиляции), а количество скачиваний из репозитория превысило один миллион.

В мае 2015 года состоялся официальный релиз — Rust 1.0. Это ознаменовало начало стабильности. С этого момента все вносимые изменения должны были иметь обратную совместимость, что позволило использовать Rust в реальных проектах. Он начал находить применение в таких сферах, как game dev, веб-разработка и разработка операционных систем.

Переход в продакшн (май 2016)


Если язык хорош лишь в чем-то одном, то это — провал

— Грэйдон Хор (Graydon Hoare), разработчик Rust
В 2015 году площадка StackOverflow провела опрос среди разработчиков, в котором их попросили отметить, с какими языками программирования они работали и с какими хотели бы познакомиться. Тогда Rust занял третью строчку рейтинга. Однако годом позднее он переместился на первое место — 79% пользователей изъявили желание продолжить работу с ним.

Один из резидентов Hacker News назвал главными достоинствами языка прозрачность и простоту документации. Другие пользователи также отмечали открытость и доброжелательность Rust-сообщества, которое всегда готово помочь с изучением особенностей ЯП.

При этом многие разработчики решают продолжить работу с этим языком из-за его механизмов безопасности. Как сказал один из пользователей Reddit: «Программирование на Rust — это как паркур со страховкой и в защите; иногда это выглядит странно, но вы можете делать многие трюки, не боясь сломать себе что-нибудь».

С момента релиза стабильной версии Rust начался период его полноценного использования в продакшн. Одной из первых компаний, которые применили Rust в своем проекте, стала Mozilla. Часть «внутренностей» Firefox 45 для Linux были переписаны на Rust, а начиная с версии Firefox 47, Rust-код присутствует и в версии для Windows. Их Project Quantum, анонсированный в октябре 2016 года, также имеет в своем составе компоненты Servo.

Rust используется и в Dropbox — на этом ЯП написано ядро их продукта. Компания Dropbox создала свое новое облачное хранилище Magic Pocket, в которое перенесла информацию с Amazon S3. Изначально оно было реализовано на языке Go, но при больших нагрузках проблемой становилось высокое потребление памяти и низкая предсказуемость поведения кода на Go. Для решения этих проблем был частично задействован Rust.

В прошлом году использовать Rust для обработки пакетов JavaScript начали в npm. Rust помог исключить задержки в системе, работающей с 350 миллионами пакетов в день. Специалист службы поддержки npm Эшли Уильямс (Ashley Williams) рассказывала об опыте использования Rust на конференции RustFest в Украине. Видео вы найдете по ссылке.

Rust также используем и мы в компании Bitfury. На этом языке программирования реализован наш фреймворк для создания блокчейнов Exonum. Впервые мы представили платформу на конференции RustFest 2017, где показали её возможности и провели воркшоп, на котором продемонстрировали работу сервиса по созданию криптовалют (краткое руководство о том, как создать криптовалюту на Exonum вы можете найти здесь).

Реализация на Rust оказалась кстати при работе со смарт-контрактами. Благодаря этому умные контракты Exonum имеют большую производительность, чем контракты Ethereum (или Fabric). Код платформы полностью открыт и лежит в репозитории проекта на GitHub.

Rust также находит применение в сфере информационной безопасности. Такие проекты как Tor уже переносят часть кода на Rust.

В целом, сегодня Rust в своих продуктах используют 105 компаний. Полный их список (в котором также отмечена и Bitfury Group) можно найти на странице Friends of Rust на официальном сайте. И количество компаний, создающих программные продукты на Rust, постоянно увеличивается, чему разработчики языка очень рады.



  • 28 февраля в Москве мы проведем Rust-митап с разработчиками Exonum, Bitfury Group и Parity Technologies. Будем обсуждать создание смарт-контрактов с помощью Rust & WebAssembly. Кроме доклада будет и практическая часть по созданию WASM-контрактов на Exonum. Подробнее об эвенте тут.

  • 1 марта мы проведем открытый воркшоп, на котором покажем, как можно перевести на WASM не только смарт-контакты, но и клиентскую часть Exonum-блокчейна. Подробности встречи можно узнать по ссылке.

Вход на мероприятия свободный по предварительной регистрации.
Проголосовать:
+62
Сохранить: