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用Ada寫了幾十年的飛機程序,現在終于可以改用Rust了

jf_WZTOguxH ? 來源:AI前線 ? 2023-09-05 16:20 ? 次閱讀

針對具有更高安全需求的行業,AdaCore 表示將為其 Rust fork 提供長期支持。

對于安全問題較為重視的行業如今都對 Rust 語言抱有興趣,就連微軟最近也承認 Rust 可能是安全系統編程的最佳選項。但對于汽車、航空航天及國防等其他行業來說,開源語言那快速變化的特性又總會讓人望而卻步。

AdaCore 公司專門為這些比較特殊的行業提供軟件開發與驗證工具。AdaCore 最初誕生時專門支持 Ada 語言——這是一種由美國國防部于上世紀 80 年代初開發的編程語言,用以替代更早那些復雜且極易出錯的語言。

AdaCore 公司產品經理兼技術策略師 Tony Aiello 表示,“從意愿上講,人們其實越來越渴望把 Rust 引入那些以安全認證為重點的長期項目當中。我們感受到了這波趨勢,也從客戶那里了解到不少需求。他們目前的主要顧慮是當下的開源工具發展太快,而能夠從開源社區處獲取到的專業支持還不完善,導致他們遲遲不敢在 Rust 上邁出這重要的一步?!?/p>

Aiello 這里說的顧慮,是指客戶擔心開源選項不能像傳統服務商那樣在幾天內修復 bug,或者幫助企業解決工具鏈中可能出現的深層技術問題。他承認,大多數開源項目都無法在幾天之內響應上報的問題。

“但這種快速響應能力在航空航天和國防領域已經非常重要,特別是考慮到此類系統都有很長的使用壽命。我們面對的往往是飛行了幾十年的飛機,這些機體上搭載的軟件棧也大多穩定運行了幾十年?!?/p>

作為另外一種需要長期支持的應用方向,人們對于 Rust 在嵌入式設備上的表現也抱有興趣。

“很多人都吵著要使用 Rust,對這種新的內存安全語言充滿熱情。即使是在航空航天和國防等具有嚴格安全要求的領域,這樣一份對于工作的熱情和沖勁也同樣難能可貴?!?/p>

古老的 Ada 編程語言

Ada 源于美國軍方的一個計劃,旨在整合美軍系統中運行著上百種不同的程序設計語言編寫的程序。其名是為了紀念埃達·洛夫萊斯(Ada Lovelace)而使用 Ada 命名。

也就是說 Ada 早期是美國軍方的專用計算機語言,后來逐漸被應用到商業航空、鐵路運輸、科學航天器等領域。在 Ada 文檔中的最佳案例上,其中有一個就是波音 777,該機型的軟件 99% 是用 Ada 完成,其中制動系統完全用 Ada 來完成。

Ada 雖然在軍事和航空領域應用廣泛,但在商業領域使用場景有限。世界公認的 Ada 專家 Bruce Krell 曾言,自 1983 年 Ada 問世以來,他始終致力于 Ada 編程,專注于國防和航空領域。然而,自 1994 年他離開航空航天領域后,再未有機會使用 Ada。因為他遇到的所有商業工作都以 C++、JavaC# 完成。他坦言,初入商業世界時,他感受到了一種文化沖擊,對 C/C++ 和零軟件工程的綜合依賴猶如回到了恐龍時代。

至于具體有哪些項目使用了 Ada,從事 Ada 編程和教學 30 年,白發蒼蒼的 Jim Rogers 在 Quora 上回復道,如你所見 Ada 已被用于構建商用、民用飛機、軍用飛機、衛星及其運載火箭的軟件。F-22 戰斗機的航電軟件全部用 Ada 編寫?!耙郧坝幸晃焕辖淌诰S護了一份清單,但他在 2014 年退休了,這份清單就從此再也沒人能維護了?!?/p>

從 Ada 到 Rust

AdaCore 綜合計算各類操作系統和硬件之間的組合,AdaCore 現可支持 50 多種不同平臺。

Ada 的語法源自 Pascal,而且跟 Rust 也有很多共同點,特別是內存安全。二者都屬于強類型語言,就是說會嚴格限定存放在變量當中的數據類型,由此防止因類型不匹配而導致的錯誤。

Aiello 還補充道,Rust 的類型強度高于 C 甚至 C++。與 Rust 一樣,Ada 也是一種靜態類型語言,就是說會在編譯時(而非運行時)檢查數據類型,從而防止錯誤的發生。

GNAT Pro 是 AdaCore 打造的開發平臺,其中包含編譯器、鏈接器、調試器和語言運行時。Aiello 表示,GNAT Pro 訂閱用戶可以使用 Rust 語言開發出可安全認證的嵌入式應用程序,并享受到 AdaCore 提供的技術支持。

Aiello 在采訪中解釋道,“我們提供所有服務選項并隨附保障承諾,這跟大家以往的開源工具鏈使用體驗完全不同。在實踐當中,專業開發團隊一旦在使用我們的工具時發現 bug,則可立即向我們提交工單,AdaCore 會盡快為您完成修復?!?/p>

打造 Rust Fork

AdaCore 之所以選擇分叉 Rust,是為了更好地提供長期支持并實現向下兼容性。AdaCore 在其中采用了 Rust 編譯器、build 加包管理器(Cargo),以及面向 x86_64 Linux 及各 Linux 交叉目標的調試器(gdb)。該公司表示,GNAT Pro for Rust 25 計劃于明年 10 月正式推出,屆時將提供與 gprbuild 的全面集成,同時帶來先進的 Ada-Rust 雙向綁定以支持更多平臺。

“從某種意義上說,這將是一項相當獨特的服務,也把我們與典型的開源軟件市場區分開來。在典型的開源市場中,用戶往往不清楚舊版本的編譯器會出哪些問題。一旦在舊版本中發現 bug,問題可能長期得不到修復。因為每位貢獻者都在繼續前進、展望未來,所以對以往的缺陷并不是特別關注。這在某些開發環境中有其合理性,但卻不適合那些需要長生命周期和穩定認證的應用場景。”

AdaCore 還通過 GNAT Pro Assurance 提供 Rust 技術支持。只要客戶需要,這項計劃就會持續通過分支為整個工具鏈提供長效支持。

為了支持這套 Rust fork,AdaCore 還會定期從更新流中提取反饋,不斷聽取客戶對于功能的具體需求,確定將哪些內容整合到其版本當中。

Aiello 總結稱,“我們會獲取整個代碼倉庫,為其創建副本,并以此為基礎持續更新多個分支。當我們將 Rust 移植到新平臺時,也會全面推動支持包的上游化,保證移植成果能夠反哺開源社區?!?/p>

對比 Rust,Ada 無疑可以算作一種“上古”編程語言。雖然 Ada 不會消亡,但年輕人也并不愿意去學它。如果 Ada 的應用領域從此逐漸能用 Rust 語言代替,看起來并不是壞事。

使用 Ada 的程序員,普遍也都不年輕了。但那些年老的 Ada 程序員看到 AdaCore 支持 Rust,心中卻五味雜陳,跟我們想象中的歡欣鼓舞不太相同,他們實際上很擔心 Ada 的覆蓋范圍會進一步收窄。

一位退休的 Ada 程序員表示很擔憂 Ada 從此會被忽視?!耙粋€典型的例子:當 Rational 在 80 年代中期出現時,他們擊敗了其他 Ada 開發環境。然后他們開始支持其他語言(都是出于良好的商業原因),對 Ada 支持開始減弱,最終,他們停止發展他們的 IDE, Rational Ada 也交給其他人了?!?/p>

另一位 Ada 程序員也對此表示贊同,他甚至預測不久后 AdaCore 會更名,以淡化 Ada 的重要性?!八麄冎耙仓С侄嗾Z言,比如 C 和和 C++ ,但(據我所知)他們從未支持 C 和 C++ 的進步(即對 C 和 C++ 的發展做出貢獻),但現在他們對 Rust 的支持程度顯然不一樣。”

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原文標題:用 Rust 拯救 60 歲老程序員:用 Ada 寫了幾十年的飛機程序,現在終于可以改用 Rust 了

文章出處:【微信號:AI前線,微信公眾號:AI前線】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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