用Rust重写Linux内核，这可能吗？

本文转载自 InfoQ，作者 万佳、王强

众所周知，Linux 是 C 语言的代言人。但是，时代变了，Rust 正在兴起并赢得越来越多人的支持，它开始逐渐扮演 Linux 系统语言的角色。

在 2020 年 Linux Plumbers 峰会上，开发人员认真考虑过将 Rust 语言用于 Linux 内联代码的想法。此外，已经有很多 Linux 中的 Rust 内容被推向市场。比如，AWS 在 2020 年发布了 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。

另一个例子则与 Sylvestre Ledru 有关。他白天的身份是 Mozilla 的主管，而晚上却是 Debian Linux 开发人员。Ledru 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。

1 挺进 Linux 世界，Rust 机会在哪？

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。此前，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。谷歌的调查也发现，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使用 Rust 来解决。AWS 产品经理 Samartha Chandrashekar 表示，“Rust 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“。

据悉，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 中的 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。

2 Linux 之父：驱动程序可能率先 Rust 化

当然，Rust 能否替代 C 语言，主宰 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，并且我想看看它在实践中的效果究竟如何。”

Linus 表示，“绝不会推动 Linux 中的 Rust 运动。但是，鉴于 Rust 的优势，我愿意接受它。”

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。

3 写在最后：

目前，几乎可以肯定，用 Rust 重写 Linux 这样的事短时不会发生，但是 Linux 中用户空间程序和驱动程序却有可能率先 Rust 化。