用Rust写操作系统：不只是极客玩具

凌晨三点，咖啡凉了半杯，程序员小李盯着屏幕上的内核崩溃日志发愣。他不是在调试某个Web服务，而是在让一段ref="/tag/2030/" style="color:#E3A3CF;font-weight:bold;">Rust代码第一次点亮显示器——他在写一个操作系统。

这听起来像是黑客电影里的桥段，但如今越来越多开发者正用Rust语言从零构建操作系统。和传统的C语言不同，Rust不需要依赖垃圾回收，却能自动防止内存错误，这让它成了系统编程的新宠。

为什么选Rust？

写操作系统最怕什么？空指针、缓冲区溢出、数据竞争——这些底层bug轻则导致程序崩溃，重则被黑客利用。传统上，C语言是操作系统的首选，但它把所有安全责任都甩给了程序员。Rust不一样，它的编译器像一个较真的监工，在代码编译阶段就揪出大多数内存问题。

比如下面这段Rust代码尝试返回一个悬垂引用，编译器会直接拒绝：

fn dangling_reference() -> &String {
    let s = String::from("hello");
    &s  // 错误：s将在函数结束时被释放
}

这种“编译不过”的严格，在操作系统这种容错率极低的场景里反而是种解放。

真实案例：Redox OS

Redox是一个完全用Rust写的类Unix操作系统。它不追求替代Linux，而是验证Rust在系统级开发中的可行性。它的进程调度、文件系统、设备驱动全由Rust实现。有人用它跑在树莓派上当家庭服务器，也有人把它装进嵌入式设备做工业控制。

更实际的例子是微软Azure团队。他们在部分云基础设施中尝试用Rust重写关键组件，减少因内存错误引发的安全漏洞。虽然不是完整操作系统，但思路一致：用现代语言守住系统底层的防线。

从打印字符串开始

想试试？可以先写个最简内核，让它在开机时打印一行字。你需要一个最小的Rust项目，关闭标准库，因为操作系统本身不能依赖现成的运行环境。

#![no_std]
#![no_main]

use core::panic::PanicInfo;

#[no_mangle]
pub extern "C" fn _start() -> ! {
    println!("Hello from my OS!");
    loop {}
}

#[panic_handler]
fn panic(_info: &PanicInfo) -> ! {
    loop {}
}

这段代码去掉Rust默认依赖，定义入口函数_start，并处理可能的panic。配合QEMU模拟器，你能在几分钟内看到自己的输出出现在虚拟屏幕上。

很多人以为写操作系统必须精通汇编或电子工程，其实现代工具链已经把门槛拉低了不少。只要你懂基本的计算机原理，愿意啃文档，就能参与进来。

Rust的边界在哪里？

当然，Rust也不是万能药。它的编译速度比C慢，生成的二进制文件有时更大，某些极端性能场景仍需手动调优。但在安全与可控之间，它找到了一个新的平衡点。

有位开发者在论坛分享经历：他用Rust写了一个简单的文件系统，三个月没出现一次段错误。换成C的话，光是调试内存泄漏就得花掉一半时间。这种“少熬夜”的体验，正在吸引越来越多实战派加入。