사랑 받는 언어 Rust
파이썬은 최근 가장 인기가 높은 언어 중 하나입니다. 간결한 문법과 범용성 덕분에 서버 개발부터 딥러닝 모델 개발까지 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 하지만 파이썬은 개발 시의 높은 생산성을 위해 코드 실행 속도를 일정 부분 포기한 언어입니다. 특히 파이썬의 태생적 한계인 GIL(Global interpreter lock)때문에 빠른 연산이 필요한 작업이나 멀티스레딩 프로그램에서 좋은 성능을 내기 어려운 단점이 있습니다.
러스트는 높은 추상성으로 높은 생산성을 가지고 있는 동시에 C/C++의 99%에 가까운 성능을 가지고 있어서 빠른 연산속도가 필요한 분야에서 각광받고 있습니다. 2022년 스택오버플로우 개발자 설문조사의 "Loved vs Dreaded(사랑하는 언어 대 두려운 언어)"에서 러스트는 86.73%라는 높은 비율로 가장 사랑받는 언어로 선정되었습니다. 참고로, 러스트는 현재 7년 연속 가장 사랑받는 언어 1위로 선정되었습니다.
파이썬과 비교해서 러스트를 배워야 하는 이유
첫째로, CPU 연산이 많이 필요한 코드를 러스트로 교체하면 빠르게 동작하는 프로그램을 만들 수 있습니다.
파이썬은 빠르게 코드를 작성할 수 있지만, 인터프리터 언어이기 때문에 다른 컴파일 언어에 비해서 속도가 느릴 수밖에 없습니다. 따라서 많은 계산이 필요한 데이터 분석이나 수치계산 분야에서는 이미 널리 쓰이는 pandas나 numpy와 같은 라이브러리가 C++로 작성되어 있습니다. 이와 비슷하게 파이썬 코드에서 병목 현상이 발생하는 부분을 러스트로 대체한 파이썬 함수나 패키지를 만들면 큰 성능 향상을 얻을 수 있습니다.
러스트와 자주 비교되는 언어인 고(Go)와 다르게, 러스트에는 가비지 콜렉터가 없기 때문에 훨씬 좋은 성능을 내게 됩니다. 이러한 특징 때문에 퍼포먼스가 매우 중요한 서비스에 자주 사용됩니다.
둘째로, 멀티스레딩 구현이 훨씬 쉽습니다.
파이썬에서 멀티스레딩 프로그램을 구현할 때 가장 많이 겪는 문제가 스레드 레이스 조건(race condition)입니다. 러스트만의 독특한 타입 시스템과 소유권(ownership) 모델 덕분에 코드가 컴파일될 때 발생할 수 있는 메모리 혹은 스레드 문제를 미리 찾아낼 수 있기 때문에 훨씬 안정적인 프로그램을 만들 수 있습니다.
특히 파이썬은 GIL(Global Interpreter Lock) 때문에 멀티스레딩이라 하더라도 한 번에 하나의 코어밖에 사용하지 않습니다. 하지만 러스트를 사용하면 GIL 락이 걸린 순간에 여러 스레드를 사용해 더 빠르게 계산을 완료할 수 있습니다.
마지막으로, 개발 도구가 매우 편리합니다.
러스트는 언어 입문서와 예제 모음집이 공식적으로 제공됩니다. 그리고 매우 친절한 컴파일러가 있습니다. 때로는 컴파일 시에 발생하는 오류에 대해 적절한 해결책을 컴파일러가 제시해 주기도 합니다. 러스트의 내장 패키지 매니저인 Cargo 덕분에 빌드, 테스트, 의존성 관리 등이 매우 간편합니다. 또한 Visual Studio Code와 같은 통합개발환경(Integrated Developement Environment, IDE) 지원이 잘 되어 있어 자동완성, 타입 검사, 포매팅 등을 자연스럽게 사용할 수 있습니다.
파이썬과 러스트의 차이점
| 파이썬 | 러스트 |
| 인터프리터 언어 | 컴파일 언어 |
| 강타입 언어이면서 동적 타입 언어 | 강타입 언어이면서 정적 타입 언어 |
| 메모리 관리에 가비지 콜렉터 사용 | 메모리 관리에 소유권 모델 사용 |
| 대부분의 경우 객체지향 프로그래밍 | 함수형 프로그래밍 |
| 스타일 가이드가 유연함 | 명확한 스타일 가이드 존재 |
강타입 언어란?
서로 다른 타입의 변수를 사용해 계산을 수행했을 때, 모든 경우에 대해 에러가 발생하면 강타입 언어입니다. 예를 들어 자바스크립트는 약타입 언어입니다.
> console.log(1 + "2");
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툴 비교
아래 표는 파이썬과 러스트의 기본 툴들을 비교한 표입니다. 파이썬의 경우, pip 를 제외한 툴들은 일반적으로 별도 설치가 필요합니다. 하지만 러스트는 cargo 라는 툴을 통해 대부분의 기능을 바로 사용할 수 있습니다. cargo는 크레이트(crate)라고 불리는 패키지를 관리하는 도구이면서, 동시에 소스코드를 컴파일하고 빌드하는 시스템 빌드 매니저 기능도 포함하고 있습니다. 아래 표와 같이 cargo 에 내장된 기능은 포맷(format), 린트(lint), 테스트, 문서화, 벤치마크 등 다양합니다. 여기에 추가로 플러그인을 설치해서 더 다양하게 cargo 를 사용할 수도 있습니다.
| 파이썬 | 러스트 | |
| 패키지 관리자 | pip | cargo |
| 포매터 | black, yapf, autopep8 | cargo fmt |
| 린터 | pylint, flake8 | cargo clippy |
| 테스트 | pytest | cargo test |
| 프로젝트 환경 관리 | virtualenv, pipenv, pyenv, conda | cargo new |
| 문서화 | sphinx | cargo doc |
| 벤치마크 | cProfile, pyspy | cargo bench |
포맷과 린트의 차이점
포맷은 코드의 스타일을 기준에 맞춰 바꾸어주는 것을 의미하고, 린트는 코드가 문법 규칙에 맞는지를 검사합니다.
러스트의 경쟁 언어들
| Swift | Go | Rust | |
| 개발 | Apple | Mozilla | |
| 주 사용처 | iOS, iPadOs, macOS 어플리케이션 | 네트워크 및 서버 프레임워크/어플리케이션 | CPU 사용량이 많은 어플리케이션 혹은 시스템 소프트웨어 |
| 메모리 안전성 | 메모리 누수 문제가 아직 해결되지 않음 | goroutine 사용 시 잠재적인 메모리 누수 발생 가능 | 메모리 안전성 보장 |
러스트로 할 수 있는것
시스템 소프트웨어의 CLI(Command Line Interface)를 만들거나, 고성능 네트워크가 필요한 분야에서 사용되고 있습니다. 러스트의 높은 성능 때문에 웹 어셈블리(WebAssembly)에서 다른 프로그래밍 언어 중에서 가장 많이 사용되고 있습니다. 하드웨어의 CPU나 메모리가 매우 제한적인 임베디드 분야에서는 전통적으로 C/C++가 가장 많이 사용되어 왔는데, 기존에 C/C++로 작성하던 코드를 러스트로 마이그레이션해 생산성과 안정성이 대폭 향상시킨 사례가 많이 보고되고 있습니다.
러스트 기반 프로그램
Dropbox
드랍박스는 클라우드 저장소 서비스를 운영하는 회사입니다. 드랍박스에서 가장 핵심적인 기능 중 하나는 로컬 컴퓨터에 있는 데이터를 원격 클라우드에 빠르게 동기화하는 것입니다. 기존에 C++로 작성되어 있었던 동기화 로직을 러스트로 재작성했다고 합니다.
Figma
피그마는 UI 프로토타입을 제작할 수 있는 도구입니다. 웹 기반으로 동작하기 때문에, 화면에 결과를 빠르게 보여주는 것이 중요합니다. 기존의 타입스크립트 서버를 러스트로 재작성한 결과, 비약적인 성능 향상을 얻을 수 있었습니다.
Discord
디스코드는 기존에 Go로 작성된 서비스 백엔드에서 간헐적인 성능 하락이 발생하는 것을 발견했습니다. 위 그래프에서 보라색이 Go 구현체입니다. 주기적으로 CPU 피크가 발생하고 이때문에 응답시간에도 피크가 발생하는 것을 알 수 있습니다. 이런 현상의 원인은 Go의 가비지 컬렉터 때문으로, 러스트로 재작성한 후 CPU 사용량이 안정화되고, 응답 시간이 훨씬 짧아진 것을 알 수 있습니다.
그외
- 페이스북에서는 백엔드 서버를 작성하는 언어 중 하나로 러스트를 채택했습니다.
- 러스트의 후원 재단인 모질라에서 개발하는 파이어폭스 브라우저의 엔진(Servo Engine)은 러스트로 작성되었습니다.
- Next.js의 컴파일 엔진은 러스트로 재작성되었습니다.
- AWS(아마존웹서비스)의 Lambda에서 컨테이너는 FireCracker라는 러스트 툴 위에서 실행됩니다.
- Sentry 역시 파이썬의 낮은 퍼포먼스를 러스트를 도입해 해결했습니다.
