前段時(shí)間，數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)業(yè)公司 RisingWave Labs 發(fā)表博文，宣布徹底刪除RisingWave（該公司的云原生流數(shù)據(jù)庫(kù)）的 27 萬(wàn)行 C++ 代碼，并用 Rust 語(yǔ)言重寫(xiě)。

為此，我們采訪(fǎng)了該公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官吳英駿博士，詳細(xì)探討了重寫(xiě)的前中后期準(zhǔn)備工作、遇到的問(wèn)題以及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

放棄 Rust，最初的選擇是 C++

提問(wèn)：選擇哪種編程語(yǔ)言與 RisingWave 的功能有關(guān)系嗎？

吳英駿：RisingWave 是一款云原生流式數(shù)據(jù)庫(kù)，主要服務(wù)于需要超低延遲實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。其定位不僅是一個(gè) SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，還提供流處理能力：使用流數(shù)據(jù)執(zhí)行連續(xù)查詢(xún)，并以物化視圖的形式動(dòng)態(tài)維護(hù)結(jié)果。另外，RisingWave 采用了分層架構(gòu)，建立在現(xiàn)代云基礎(chǔ)設(shè)施之上，利用云資源為用戶(hù)提供成本和性能的細(xì)粒度控制。

這個(gè)架構(gòu)最大的特點(diǎn)在于，資源是無(wú)限的。由于有無(wú)限的資源，性能就不會(huì)成為特別大的問(wèn)題——只要添加資源，性能就能提到提升。但資源是收費(fèi)的，設(shè)備也是收費(fèi)的，我們希望能在保證用戶(hù)性能的前提下，降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，讓普通用戶(hù)以較為低廉的價(jià)格使用我們的服務(wù)，這也是我們的核心設(shè)計(jì)理念。

這與編程語(yǔ)言的選擇沒(méi)有太大關(guān)系，開(kāi)發(fā)一款數(shù)據(jù)庫(kù)可以使用各種各樣的語(yǔ)言，比如 C++、Rust、Java，Scala 等，一些交易系統(tǒng)可能還會(huì)考慮 Haskell。不過(guò)即便是二十年前，也很少有人用 Java 、Basic、Python 這類(lèi)語(yǔ)言構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，主要因?yàn)檫@些語(yǔ)言的運(yùn)行效率和性能均不高。

因此，我們主要希望選擇一門(mén)高性能的編程語(yǔ)言，而所謂的高性能語(yǔ)言不外乎 C++、Rust 或者一些小眾語(yǔ)言，如果又想被用戶(hù)廣泛接受，那基本上就是 C++ 和 Rust。

提問(wèn)：據(jù)了解，你們團(tuán)隊(duì)最初選擇的是 C++，還集結(jié)了多位擁有 10 年以上經(jīng)驗(yàn)的 C++ 工程師。當(dāng)初你們是看中了 C++ 的哪些特質(zhì)，還是說(shuō)你們只是遵從了市場(chǎng)上大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的選擇？

吳英駿：我本人比較擅長(zhǎng) C++，不管是讀博期間還是創(chuàng)業(yè)之前開(kāi)發(fā)的所有數(shù)據(jù)庫(kù)都是用 C++ 編寫(xiě)的，我沒(méi)有用其他任何語(yǔ)言寫(xiě)過(guò)項(xiàng)目。

創(chuàng)業(yè)之初，有人提議使用 Rust，理由是 Rust 很火。但在我看來(lái)，這算不上一個(gè)充分理由，我們又不是想成為網(wǎng)紅，選擇一門(mén)語(yǔ)言不能僅僅是為了火，我們需要考慮哪種語(yǔ)言適合團(tuán)隊(duì)，以及數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的通用語(yǔ)言是什么。在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域，雖然 TiDB 的存儲(chǔ)引擎 TiKV 是用 Rust 寫(xiě)的，但這不足以證明用 Rust 寫(xiě)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都能成功，相反絕大多數(shù)成功的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都是用 C++ 編寫(xiě)的。

從招聘的角度來(lái)看，我們肯定希望招募到數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的專(zhuān)家，而擁有多年數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家大多來(lái)自如今的主流數(shù)據(jù)庫(kù)提供商——這些數(shù)據(jù)庫(kù)也基本都是用 C++ 寫(xiě)的。

相較而言，Rust 是一門(mén)比較年輕的語(yǔ)言，缺少重量級(jí)項(xiàng)目。盡管實(shí)際上很多項(xiàng)目都使用了Rust，其中一些還是相對(duì)流行的項(xiàng)目，但還算不上重量級(jí)的大工程，生態(tài)系統(tǒng)或多或少有些不足。

綜上，最終我們決定使用 C++ 作為主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。

選擇用 Rust 重寫(xiě)

提問(wèn)：你們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在這個(gè)項(xiàng)目上投入了 7 個(gè)多月，你也提到時(shí)間對(duì)于創(chuàng)業(yè)公司而言是非常寶貴的，是因?yàn)槭裁雌鯔C(jī)讓你們覺(jué)得不重寫(xiě)不行了？

吳英駿：首先，C++ 比較常見(jiàn)的問(wèn)題是內(nèi)存泄漏，但這類(lèi) Bug 比較容易修復(fù)，我們覺(jué)得可以忍。其次，依賴(lài)管理很痛苦，雖然 CMake 工具可以自動(dòng)配置 C++ 項(xiàng)目的編譯，但使用起來(lái)還是很麻煩，我們?nèi)匀恍枰謩?dòng)配置并安裝依賴(lài)庫(kù)；STL 庫(kù)缺乏對(duì)一些現(xiàn)代編程工具的支持，依賴(lài)的社區(qū)項(xiàng)目大多數(shù)還缺乏長(zhǎng)期支持。最后，我們招聘到的成員 C++ 水平參差不棄，每個(gè)人都有自己的風(fēng)格，非常難以統(tǒng)一，導(dǎo)致閱讀代碼的難度過(guò)大，審查代碼更是勞心勞力。隨著越來(lái)越多人員的加入，C++ 問(wèn)題暴露得越來(lái)越頻繁，在此期間不斷有工程師提出是否可以考慮用 Rust 重寫(xiě)。

另外，流式數(shù)據(jù)庫(kù)通常用于處理對(duì)延遲非常敏感的關(guān)鍵性任務(wù)。因此，構(gòu)建 RisingWave 的編程語(yǔ)言必須滿(mǎn)足以下要求：保證零成本抽象，不能有性能上限；不需要運(yùn)行時(shí)垃圾收集，可以控制由內(nèi)存管理引起的延遲峰值。

起初，我們并不想更換語(yǔ)言，畢竟已經(jīng)寫(xiě)了這么久。但最終我們決定，如果支持用 Rust 重寫(xiě)的工程師可以成功重寫(xiě)一個(gè)獨(dú)立的模塊，我們就考慮重寫(xiě)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。與此同時(shí)，我也想起之前在 AWS Redshift 工作中遇到的一個(gè) Bug，三個(gè)人不斷調(diào)試了兩周都無(wú)解，最終發(fā)現(xiàn)是內(nèi)存泄漏的問(wèn)題。如果現(xiàn)在項(xiàng)目繼續(xù)下去很可能也會(huì)遇到類(lèi)似的情景，假設(shè)那時(shí)產(chǎn)品已經(jīng)有了很多用戶(hù)，我們還需要因?yàn)檫@種內(nèi)存泄露的問(wèn)題調(diào)試許久，那就得不償失了。所以就在那個(gè)時(shí)候，我們開(kāi)始認(rèn)真考慮是否要用 Rust 重寫(xiě)。

經(jīng)過(guò)慎重評(píng)估，我們需要花費(fèi)大約兩個(gè)月的時(shí)間就可以用 Rust 重寫(xiě)原來(lái)七個(gè)月寫(xiě)的代碼，這個(gè)時(shí)間差主要是由于項(xiàng)目的邏輯框架已在項(xiàng)目前期梳理清楚。暑假期間公司招了大量實(shí)習(xí)生，人手比較充足，且很多實(shí)習(xí)生都有 Rust 的基礎(chǔ)，這些都提升了重寫(xiě)的速度。最后，經(jīng)過(guò)全公司的表決投票，我們開(kāi)始重寫(xiě)。

在替換的過(guò)程中，我們選擇逐個(gè)模塊替換，這也保證了整個(gè)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)很?chē)?yán)重的問(wèn)題。

提問(wèn)：用 Rust 重寫(xiě)以后，C++ 代碼風(fēng)格不統(tǒng)一的問(wèn)題得到解決了嗎？

吳英駿：風(fēng)格不統(tǒng)一的問(wèn)題肯定不是用 Rust 就能解決的，但相對(duì) C++ 會(huì)有很大程度的改善。C++ 中關(guān)于指針等的寫(xiě)法很難統(tǒng)一，還容易造成安全性的問(wèn)題。

提問(wèn)：C++ 中一些語(yǔ)言層面的缺陷由來(lái)已久，在使用 C++ 作為主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言之前，你沒(méi)有遇到過(guò)上述問(wèn)題嗎？

吳英駿：我之前也遇到過(guò)，但在我上學(xué)期間，Rust 還不完善，用戶(hù)很少，因此不會(huì)考慮到用 Rust 去開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，我之前接觸的數(shù)據(jù)庫(kù)都是比較成熟的產(chǎn)品，比如 IBM DB2，所以我的大部分工作時(shí)間都在調(diào)試，很難有精力和時(shí)間去重寫(xiě)一個(gè)誕生于幾十年前的數(shù)據(jù)庫(kù)。

在大型企業(yè)內(nèi)部，只有不太重要的項(xiàng)目或者用戶(hù)數(shù)量不多的項(xiàng)目才有可能被重寫(xiě)，否則就需要投入大量的精力和資源。對(duì)于起步階段的創(chuàng)業(yè)公司來(lái)說(shuō)，還是有機(jī)會(huì)重寫(xiě)的，一旦面對(duì)客戶(hù)交付的壓力，重寫(xiě)就不太可能了。

提問(wèn)：在重寫(xiě)之前，系統(tǒng)已經(jīng)完成了多少？

吳英駿：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，框架已是比較清晰的水平。重寫(xiě)不至于發(fā)現(xiàn)之前的 Bug，但通過(guò)重寫(xiě)，我們確實(shí)會(huì)考量各個(gè)部分設(shè)計(jì)的合理性。

Rust 的優(yōu)勢(shì)

提問(wèn)：Rust 有哪些有優(yōu)勢(shì)？

吳英駿：首先，安全性絕對(duì)是一大優(yōu)勢(shì)，這對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目非常重要。其次，包管理需要的工作量非常少，C++ 有非常多的庫(kù)，包管理非常復(fù)雜，你需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)才能搞清楚如何在 CMake 里面配置一個(gè)包管理工具，即便在配置之后也需要花費(fèi)很多時(shí)間，比如無(wú)法安裝，還可能遇到重名的問(wèn)題（其他項(xiàng)目中使用的變量名稱(chēng)與我們庫(kù)中的名字重合了），這些問(wèn)題都需要手動(dòng)解決，而且改起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

重寫(xiě)的收益

提問(wèn)：重寫(xiě)前后的收益情況如何？

吳英駿：一句話(huà)總結(jié)：收益巨大。從收益比的角度看，我們損失的是時(shí)間，因?yàn)榉侄沃貙?xiě)大概花費(fèi)了一個(gè)月左右，但這些時(shí)間并沒(méi)有白白浪費(fèi)，這個(gè)過(guò)程讓我們又反思了一遍不同模塊的設(shè)計(jì)思路，改掉了其中不合理的部分。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)而言，這是一個(gè)長(zhǎng)周期的項(xiàng)目，早期孵化階段時(shí)間的寶貴程度和正式上線(xiàn)后肯定是有區(qū)別的。當(dāng)對(duì)象是直接用戶(hù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)出現(xiàn)任何問(wèn)題都是不能忍的。

我們收獲的是系統(tǒng)更加穩(wěn)定、安全，且代碼清晰，尤其是包管理部分有非常大的提升。此外，Rust 本身在高速發(fā)展中，整個(gè)社區(qū)非常有活力，提問(wèn)基本都能夠得到及時(shí)回復(fù)，這是 Rust 生態(tài)系統(tǒng)帶給我們的優(yōu)勢(shì)。

使用 Rust 重寫(xiě)代碼的注意事項(xiàng)

提問(wèn)：重寫(xiě)之后，原來(lái)那批 C++ 工程師都自學(xué)了 Rust 嗎？

吳英駿：團(tuán)隊(duì)中的部分工程師之前就掌握了 Rust，只是未在工作中使用，這部分工程師還是比較容易轉(zhuǎn)換的。我們也專(zhuān)門(mén)讓一些工程師評(píng)估從零開(kāi)始學(xué) Rust 需要多久，絕大多數(shù)工程師基本能夠在一個(gè)月之內(nèi)掌握 Rust，但還達(dá)不到全面掌握，只是可以使用 Rust 寫(xiě)一些代碼。

整個(gè)過(guò)程比較順利，因?yàn)椴糠止こ處煏?huì)利用業(yè)余時(shí)間自學(xué) Rust，并將經(jīng)驗(yàn)傳播給其他人，這是非常重要的。我認(rèn)為，如果公司決定重寫(xiě)，那么公司內(nèi)部必須有一到兩位，甚至更多位擁有 Rust 實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的工程師，或者至少愿意利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)，并將經(jīng)驗(yàn)傳授給其他人，這可以降低整個(gè)公司的學(xué)習(xí)難度，畢竟 Rust 的學(xué)習(xí)曲線(xiàn)是比較陡峭的。

提問(wèn)：擁有其他編程語(yǔ)言基礎(chǔ)對(duì)于學(xué)習(xí) Rust 有影響嗎？

吳英駿：會(huì)有差異，而且比較明顯。對(duì)于其他語(yǔ)言，比如 Python，最大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)化編程，開(kāi)發(fā)人員不需要考慮內(nèi)存管理等問(wèn)題，但 Rust 需要這方面的基礎(chǔ)，所以擁有不同的語(yǔ)言背景，對(duì)于學(xué)習(xí) Rust 的成本有不同的影響。

提問(wèn)：Rust 一直存在編譯時(shí)的問(wèn)題，你們有感受到嗎？

吳英駿：Rust 確實(shí)存在編譯時(shí)問(wèn)題，但 C++ 的編譯相對(duì)也很慢，所以目前還可以忍受。如果編譯時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工程師會(huì)定期查看編譯過(guò)程，并嘗試是否有辦法可以縮短這個(gè)時(shí)間。

提問(wèn)：你會(huì)建議什么類(lèi)型的公司或者業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)在什么情況下選擇重寫(xiě)代碼庫(kù)？

吳英駿：如果是大型公司內(nèi)部選擇重寫(xiě)，大概率表明項(xiàng)目本身不是那么重要，或者是核心項(xiàng)目的邊緣模塊，用戶(hù)沒(méi)有那么多、公司又有錢(qián)、有資源、有人力，這種情況下可以考慮重寫(xiě)。對(duì)于創(chuàng)業(yè)公司而言，早期還有精力重寫(xiě)，一旦用戶(hù)量上來(lái)就會(huì)面臨交付壓力，基本不太會(huì)做這種決定。

此外，你需要搞清楚換編程語(yǔ)言的理由，出于性能、安全性或者其他原因，而不只是因?yàn)槟撤N語(yǔ)言很火。以數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域?yàn)槔F(xiàn)在很多成功的數(shù)據(jù)庫(kù)誕生距今已有十年以上，經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的磨煉，其實(shí)轉(zhuǎn) Rust 的需求并不大。總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為考慮實(shí)際的需求非常重要，你需要綜合考慮再做決定。

提問(wèn)：你覺(jué)得目前 Rust 的生態(tài)環(huán)境如何？

吳英駿：整體來(lái)看 Rust 的生態(tài)環(huán)境比較不錯(cuò)，主要問(wèn)題在于缺少大型項(xiàng)目驗(yàn)證，比如 Go 最成功的項(xiàng)目是 Kubernetes。但我們也看到不少科技公司考慮使用 Rust 重寫(xiě)某些服務(wù)，比如 InnoDB，也看到很多公司加入了 Rust 基金會(huì)，比如 AWS、Google、Facebook 等。我相信，有了這些公司的長(zhǎng)期支持，未來(lái)會(huì)出現(xiàn)一些非常不錯(cuò)的項(xiàng)目，Rust 會(huì)變得越來(lái)越好。

提問(wèn)：選擇用 Rust 重寫(xiě)與團(tuán)隊(duì)規(guī)模和狀態(tài)之間是否有關(guān)系？

吳英駿：我覺(jué)得重寫(xiě)和團(tuán)隊(duì)規(guī)模的關(guān)系不是很大，但我更建議年輕的團(tuán)隊(duì)選擇 Rust，當(dāng)然這也因人而異。至于最終是否要轉(zhuǎn)，也要考慮團(tuán)隊(duì)大多數(shù)人的意見(jiàn)，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)了一段時(shí)間之后，發(fā)現(xiàn)還是沒(méi)有熟練掌握 Rust 可能會(huì)有很強(qiáng)的挫敗感，這需要團(tuán)隊(duì)成員的共同努力，僅憑興趣很難做好。此外，僅憑興趣決定創(chuàng)業(yè)以及對(duì)外提供商業(yè)化服務(wù)，這也是非常不負(fù)責(zé)的。