"Rust는 시스템 프로그래밍의 미래, C는 새로운 어셈블러" - Intel의 주요 엔지니어 중 한 사람의 연설

최근 오픈 소스 기술 서미(OSTS)에서 조쉬 트리플렛Intel의 선임 엔지니어인 는 그의 회사가 Rust가 가까운 미래에 여전히 시스템과 하위 수준 개발을 지배하고 있는 C 언어와 "패리티"를 달성하는 데 관심이 있다고 말했습니다. 그의 연설에서 그는 "인텔과 러스트: 시스템 프로그래밍의 미래"라는 제목으로 시스템 프로그래밍의 역사, C가 어떻게 기본 시스템 프로그래밍 언어가 되었는지, 러스트의 어떤 기능이 C에 비해 이점을 주는지, 어떻게 완벽하게 프로그래밍을 할 수 있는지에 대해 이야기했습니다. 이 프로그래밍 분야에서 C를 대체하십시오.

시스템 프로그래밍은 응용 프로그램을 생성하기 위한 플랫폼 역할을 하는 소프트웨어의 개발 및 관리로, 응용 프로그램이 프로세서, RAM, 입력/출력 장치 및 네트워크 장비와 상호 작용하도록 보장합니다. 시스템 소프트웨어는 하드웨어 자체의 작동 방식을 자세히 조사하지 않고도 응용 프로그램 소프트웨어를 만드는 데 도움이 되는 인터페이스 형태로 특별한 추상화를 만듭니다.

Triplett 자신은 시스템 프로그래밍을 "애플리케이션이 아닌 모든 것"으로 정의합니다. 여기에는 BIOS, 펌웨어, 부트로더, 운영 체제 커널, 다양한 유형의 내장형 하위 수준 코드, 가상 머신 구현 등이 포함됩니다. 흥미롭게도 Triplett는 웹 브라우저도 시스템 소프트웨어라고 믿습니다. 왜냐하면 브라우저는 오래 전에 "단순한 프로그램" 이상이 되어 독립형 "웹 사이트 및 웹 애플리케이션을 위한 플랫폼"이 되었기 때문입니다.

과거에는 BIOS, 부트로더, 펌웨어를 포함한 대부분의 시스템 프로그램이 어셈블리 언어로 작성되었습니다. 1960년대에는 고급 언어에 대한 하드웨어 지원을 제공하기 위한 실험이 시작되어 PL/S, BLISS, BCPL 및 ALGOL 68과 같은 언어가 탄생했습니다.

그러다가 1970년대에 Dennis Ritchie가 Unix 운영 체제용 C 프로그래밍 언어를 만들었습니다. 타이핑 지원조차 없는 B 프로그래밍 언어로 만들어진 C는 운영 체제와 드라이버 작성에 가장 적합한 강력한 고급 기능으로 가득 차 있었습니다. 커널을 포함한 UNIX의 여러 구성 요소는 결국 C로 다시 작성되었습니다. 이후 Oracle 데이터베이스, Windows 소스 코드의 상당 부분, Linux 운영 체제를 포함한 다른 많은 시스템 프로그램도 C로 작성되었습니다.

C는 이 방향으로 엄청난 지지를 받았습니다. 그런데 정확히 무엇이 개발자들이 이를 전환하게 만들었나요? Triplett는 개발자가 한 프로그래밍 언어에서 다른 프로그래밍 언어로 전환하도록 동기를 부여하려면 후자가 먼저 기존 기능을 잃지 않고 새로운 기능을 제공해야 한다고 믿습니다.

첫째, 언어는 "합리적으로 인상적인" 새로운 기능을 제공해야 합니다. “그는 이보다 더 좋을 수 없습니다. 전환에 소요되는 노력과 엔지니어링 시간을 정당화하는 것이 훨씬 더 좋아야 합니다.”라고 그는 설명합니다. 어셈블리 언어에 비해 C는 제공할 수 있는 것이 많았습니다. 어느 정도 유형이 안전한 동작을 지원하고, 높은 수준의 구문으로 더 나은 이식성과 성능을 제공하고, 전체적으로 훨씬 더 읽기 쉬운 코드를 생성했습니다.

둘째, 언어는 이전 기능에 대한 지원을 제공해야 합니다. 즉, C로 전환하는 과정에서 개발자는 언어가 어셈블리 언어만큼 기능적이지 않은지 확인해야 했습니다. Triplett는 다음과 같이 설명합니다. “새로운 언어는 더 좋을 뿐만 아니라 그만큼 좋아야 합니다.” 속도가 더 빨라지고 어셈블리 언어가 사용할 수 있는 모든 데이터 유형을 지원하는 것 외에도 C에는 Triplett가 "탈출 해치"라고 부르는 기능도 있었습니다. 즉, C는 자체 내에 어셈블리 언어 코드 삽입을 지원했습니다.

Triplett은 이제 C가 수년 전의 어셈블리 언어와 같은 역할을 하고 있다고 믿습니다. “C는 새로운 어셈블러입니다.”라고 그는 선언합니다. 이제 개발자들은 C에 누적되어 더 이상 고칠 수 없는 문제를 해결할 뿐만 아니라 흥미롭고 새로운 기능을 제공하는 새로운 고급 언어를 찾고 있습니다. 이러한 언어는 개발자가 해당 언어로 전환할 만큼 설득력이 있어야 하고, 안전해야 하며, 자동 메모리 관리 등을 제공해야 합니다.

“C보다 더 나은 언어가 정말로 강력한 대안이 되려면 버퍼 오버플로 보호 이상의 기능을 제공해야 합니다. 개발자는 유용성과 성능, 설명이 필요 없고 더 적은 줄로 더 많은 작업을 수행하는 코드 작성에 관심이 있습니다. 보안 문제도 해결해야 합니다. 사용 편의성과 성능이 함께 제공됩니다. 무언가를 달성하기 위해 작성해야 하는 코드가 적을수록 보안 관련 여부와 상관없이 실수를 저지를 가능성도 줄어듭니다.”라고 Triplett은 설명합니다.

Rust와 C의 비교

2006년에 Mozilla 직원인 Graydon Hoare는 개인 프로젝트로 Rust를 작성하기 시작했습니다. 그리고 2009년에 Mozilla는 자체 필요에 따라 Rust 개발을 후원하기 시작했으며 언어를 더욱 개발하기 위해 팀을 확장했습니다.

Mozilla가 새로운 언어에 관심을 보인 이유 중 하나는 Firefox가 4만 줄이 넘는 C++ 코드로 작성되었고 상당수의 심각한 취약점이 있다는 것입니다. Rust는 보안과 동시성을 염두에 두고 구축되었으므로 Quantum 프로젝트의 일부로 Firefox의 많은 구성 요소를 다시 작성하여 브라우저 아키텍처를 완전히 재설계하는 데 이상적인 선택입니다. Mozilla는 또한 현재 Firefox 렌더링 엔진을 대체하게 될 HTML 렌더링 엔진인 Servo를 개발하기 위해 Rust를 사용하고 있습니다. Microsoft, Google, Facebook, Amazon, Dropbox, Fastly, Chef, Baidu 등을 포함한 많은 다른 회사들이 프로젝트에 Rust를 사용하기 시작했습니다.

Rust는 C 언어의 가장 중요한 문제 중 하나를 해결합니다. 자동 메모리 관리 기능을 제공하므로 개발자는 애플리케이션의 모든 개체에 대해 수동으로 메모리를 할당한 다음 해제할 필요가 없습니다. Rust가 다른 현대 언어와 다른 점은 사용되지 않는 객체를 메모리에서 자동으로 제거하는 가비지 수집기가 없고, Java용 Java Runtime Environment와 같이 이를 작동시키는 데 필요한 런타임 환경이 없다는 것입니다. 대신 Rust에는 소유권, 차용, 참조 및 수명이라는 개념이 있습니다. “Rust에는 소유자가 객체를 사용하고 있는지 아니면 단지 빌리고 있는지를 나타내기 위해 객체에 대한 호출을 선언하는 시스템이 있습니다. 단순히 객체를 빌린 경우 컴파일러는 이를 추적하고 참조하는 한 원본이 그대로 유지되도록 합니다. Rust는 또한 객체의 사용이 완료되는 즉시 객체가 메모리에서 제거되도록 보장하여 추가 시간 없이 컴파일 타임에 코드에 해당 호출을 삽입합니다.”라고 Triplett은 말합니다.

네이티브 런타임이 없다는 점도 Rust의 긍정적인 특징으로 간주될 수 있습니다. Triplett는 그것이 실행되는 언어가 시스템 프로그래밍 도구로 사용하기 어렵다고 믿습니다. 그는 다음과 같이 설명합니다. "코드를 호출하려면 먼저 이 런타임을 초기화해야 하고, 함수를 호출하려면 이 런타임을 사용해야 하며, 런타임 자체가 예상치 못한 시간에 뒤에서 추가 코드를 실행할 수 있습니다."

Rust는 또한 안전한 병렬 프로그래밍을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 메모리를 안전하게 만드는 동일한 기능은 어떤 스레드가 어떤 객체를 소유하는지, 어떤 객체가 스레드 간에 전달될 수 있는지, 어떤 객체가 잠금이 필요한지 등을 추적합니다.

이러한 모든 기능은 개발자가 Rust를 시스템 프로그래밍을 위한 새로운 도구로 선택할 만큼 충분히 매력적으로 만듭니다. 그러나 병렬 컴퓨팅 측면에서 Rust는 여전히 C보다 약간 뒤떨어져 있습니다.

Triplett은 Rust가 시스템 프로그래밍 분야에서 C와 완전히 동등하고 능가하며 대체할 수 있도록 필요한 기능을 Rust에 도입하는 데 초점을 맞춘 특별 작업 그룹을 만들 계획입니다. 안에 Reddit의 스레드, 그의 연설에 전념하면서 그는 "FFI/C Parity 그룹이 창설 중이며 아직 작업을 시작하지 않았습니다"라고 말했습니다. 현재 그는 모든 질문에 답변할 준비가 되어 있으며 앞으로는 확실히 즉각적인 계획을 발표할 것입니다. 모든 이해관계자를 위한 이니셔티브의 일환으로 Rust 개발을 위해.

FFI/C 패리티 그룹은 먼저 Rust의 멀티스레딩 지원 개선, 새로운 Intel Xeon Scalable 프로세서에 등장한 부동 소수점 형식인 BFLOAT16에 대한 지원 도입 및 어셈블리 안정화에 중점을 둘 것이라고 가정할 수 있습니다. 코드 삽입.

출처 : 3dnews.ru