ClickHouse新选择：探讨Rust语言在构建中的潜力

> ### 摘要 > ClickHouse的首席技术官兼联合创始人Alexey Milovidov近期提出一个引人深思的问题：“如果今天从头开始构建ClickHouse，我们会选择Rust语言吗？”这一问题引发了关于编程语言选型的广泛讨论。尽管ClickHouse目前以C++为核心开发语言，在性能和效率方面表现出色，但随着Rust在内存安全、并发处理和系统级编程中的优势日益凸显，其成为替代C++的有力候选。Alexey指出，Rust的现代语言特性和更强的安全保障机制，可能有助于减少底层错误并提升开发效率。然而，语言迁移涉及庞大的工程成本与生态适配挑战。该思考不仅关乎ClickHouse的未来架构方向，也反映了当前数据库系统在语言演进中的权衡与抉择。 > ### 关键词 > ClickHouse, Rust, 编程语言, Alexey, 构建 ## 一、ClickHouse的演变与Rust语言的特性 ### 1.1 ClickHouse的发展背景 ClickHouse自2016年由Yandex开源以来，迅速成长为全球领先的高性能列式数据库管理系统，广泛应用于实时分析、大数据处理和商业智能场景。其核心优势在于极致的查询性能与高效的压缩算法，能够在毫秒级响应数十亿行数据的复杂查询。这一切的背后，是C++作为底层开发语言所赋予的强大控制力与系统级优化能力。联合创始人Alexey Milovidov及其团队在设计之初便选择了C++，以确保对内存、线程和硬件资源的精细掌控。多年的技术沉淀使ClickHouse构建起成熟的生态系统和庞大的用户基础。然而，随着软件工程复杂度的提升，C++在内存安全、并发编程错误防范等方面的短板也逐渐显现。正是在这种背景下，Alexey提出了那个深刻的问题：“如果今天从头开始构建ClickHouse，我们会选择Rust吗？”这不仅是对技术路径的回望，更是对未来架构演进的一次深情叩问。 ### 1.2 Rust语言的特性介绍 Rust，作为一种现代系统编程语言，近年来以其卓越的内存安全机制和零成本抽象能力赢得了开发者社区的广泛赞誉。它通过所有权（ownership）、借用检查（borrowing）和生命周期（lifetimes）等创新机制，在不牺牲性能的前提下彻底杜绝了空指针、缓冲区溢出和数据竞争等常见漏洞。据GitHub《2023年Octoverse报告》显示，Rust已连续七年被评为“最受开发者喜爱的编程语言”。更重要的是，Rust在并发处理方面表现出色，其“无畏并发”（fearless concurrency）理念让多线程编程变得更加安全与直观。对于像ClickHouse这样高度依赖并行计算与低延迟响应的系统而言，Rust提供的安全保障与性能潜力极具吸引力。此外，Rust拥有日益完善的工具链与包管理器Cargo，极大提升了开发效率与模块化构建能力，为大型项目提供了坚实的工程支撑。 ### 1.3 ClickHouse与Rust的兼容性分析 尽管Rust展现出强大的技术魅力，但将ClickHouse全面迁移到Rust并非一蹴而就的决定。从兼容性角度看，Rust与现有C++代码的互操作虽可通过FFI（外部函数接口）实现，但跨语言调用带来的性能损耗与维护复杂度不容忽视。更重要的是，ClickHouse庞大的代码库、成熟的性能调优经验以及深厚的生态积累，都是建立在C++之上的无形资产。完全重构意味着巨大的时间成本与人力投入，且新语言的学习曲线可能短期内影响开发节奏。然而，Alexey的提问并非指向全盘重写，而是一种战略性的技术前瞻——是否可以在关键模块中引入Rust，逐步实现渐进式替代？例如，在网络层、查询解析器或用户自定义函数中优先使用Rust，既能利用其安全性优势，又能控制风险边界。这种混合架构或许正是未来系统演进的理想路径，在传承与革新之间找到平衡。 ## 二、Rust在构建ClickHouse中的优势 ### 2.1 Rust的安全性与性能 在系统级编程的世界里，安全与性能往往被视为一对难以调和的矛盾。而Rust的出现，正是一次勇敢的破局。ClickHouse的首席技术官Alexey Milovidov提出“如果今天从头构建ClickHouse，我们会选择Rust吗？”这一问题的背后，正是对这种矛盾的深刻反思。C++赋予了ClickHouse极致的性能控制力，但随之而来的是开发者必须手动管理内存、防范数据竞争等沉重负担。据GitHub《2023年Octoverse报告》显示，Rust已连续七年被评为“最受开发者喜爱的编程语言”，其核心魅力正在于它实现了“零成本抽象”与“内存安全”的罕见平衡。Rust通过编译时的所有权检查机制，在不依赖垃圾回收的前提下杜绝了空指针解引用、缓冲区溢出等常见漏洞。这意味着，在高并发、大规模数据处理的场景下，Rust不仅能提供接近C++的运行效率，更能从根本上减少因底层错误导致的系统崩溃与安全隐患。对于一个像ClickHouse这样追求毫秒级响应、处理数十亿行数据的数据库系统而言，Rust所代表的不仅是语言的演进，更是一种对稳定性和可靠性的深情承诺。 ### 2.2 内存管理在Rust中的优势 传统系统编程语言如C++虽赋予开发者极大的自由，却也将内存管理的重担完全交予人工，稍有不慎便可能引发内存泄漏或悬垂指针等问题。而在Rust中，这一切被重新定义。其独特的所有权（ownership）和借用检查（borrowing）机制，使得内存管理在编译阶段即可得到严格验证。这种设计不仅消除了大量运行时风险，还避免了垃圾回收带来的延迟波动，真正实现了“安全不失性能”。对于ClickHouse这类高度依赖内存效率的分析型数据库而言，Rust的内存模型尤为契合。例如，在列式存储的数据块处理过程中，频繁的对象创建与释放若由C++手动管理，极易成为潜在bug的温床；而Rust则能通过生命周期标注自动确保资源的正确释放。Alexey Milovidov所思考的，或许正是如何让未来的数据库架构摆脱“与指针搏斗”的宿命，转而将开发者的智慧聚焦于算法优化与业务创新。Rust的内存管理，不只是技术的进步，更是对工程师心智负担的一次温柔解放。 ### 2.3 Rust并发处理的潜力 在现代数据分析系统中，并发处理能力直接决定了系统的吞吐与响应速度。ClickHouse之所以能在实时查询中表现出色，很大程度上归功于其高度并行化的执行引擎。然而，C++中的多线程编程常常伴随着数据竞争、死锁等难以调试的问题，成为系统稳定性的一大隐患。Rust提出的“无畏并发”（fearless concurrency）理念，则为这一难题提供了全新的解决路径。借助其严格的类型系统与所有权模型，Rust能够在编译期就阻止数据竞争的发生——这是其他语言难以企及的优势。这意味着开发者可以更加自信地编写并行代码，无需时刻担忧共享状态带来的副作用。在ClickHouse的查询执行、索引扫描或聚合计算等高并发模块中引入Rust，有望显著提升代码的安全性与可维护性。正如Alexey所暗示的那样，未来的技术选型不应仅仅停留在“能否做到”，而应追问“能否做得更安全、更可持续”。Rust在并发处理上的潜力，正是通向这一理想的桥梁。 ## 三、Rust语言的挑战与解决方案 ### 3.1 Rust的学习曲线 尽管Rust被GitHub《2023年Octoverse报告》连续七年评为“最受开发者喜爱的编程语言”，其陡峭的学习曲线仍是不可忽视的现实挑战。对于ClickHouse这样由资深C++工程师主导的项目而言，转向Rust意味着团队必须跨越所有权、借用检查和生命周期等全新的抽象概念。这些机制虽在编译期提供了无与伦比的安全保障，却也要求开发者重塑编程直觉。许多经验丰富的系统程序员初学Rust时，常感叹“仿佛回到了第一次写多线程代码的迷茫”。Alexey Milovidov若真考虑以Rust重构ClickHouse，首当其冲的便是这一心智模型的转换成本。尤其是在高性能数据库这种对细节极度敏感的领域，开发人员不仅要掌握语言语法，还需深入理解其底层行为是否符合预期性能边界。学习过程中的挫败感可能短期内降低开发效率，甚至影响关键功能迭代节奏。然而，这种“痛苦”并非毫无回报——一旦越过门槛，开发者往往能写出更稳健、更易维护的代码。正如一位从C++转投Rust的数据库内核贡献者所言：“前两个月我在和编译器打架，六个月后，我才发现它一直在保护我。” ### 3.2 现有的生态系统限制 尽管Rust的生态系统正以惊人的速度成长，但在某些系统级组件和数据库专用库方面，仍难以与C++数十年积累的深厚根基相抗衡。ClickHouse依赖大量高度优化的底层库，如向量化计算、SIMD指令集封装、定制内存池等，而Rust在这些领域的成熟度尚处于追赶阶段。虽然已有`std::arch`和`packed_simd`等尝试，但其稳定性和跨平台一致性仍不及C++的原生支持。此外，数据库所需的高性能网络栈、异步I/O框架以及与操作系统的深度交互能力，在Rust中虽可通过`tokio`或`async-std`实现，但与ClickHouse当前基于线程池和事件循环的C++架构相比，迁移成本高昂且存在不确定性。更为关键的是，许多硬件厂商提供的性能分析工具、调试接口和监控代理仍主要面向C/C++环境，Rust的支持往往滞后或不完整。这意味着即便技术上可行，工程落地时仍将面临工具链断裂、性能剖析困难等现实瓶颈。因此，即便Alexey心中已有答案，他也必须正视：选择Rust不仅是选择一门语言，更是选择一条仍在建设中的技术高速公路。 ### 3.3 社区支持与资源解决策略 面对学习曲线与生态局限，社区的力量成为破局的关键。Rust拥有一个活跃、包容且高度协作的全球开发者社区，这是其持续壮大的核心动力。根据公开数据显示，Crates.io（Rust的包管理仓库）已收录超过10万个开源库，并以日均新增数百的速度增长。更重要的是，Rust社区强调文档质量与API可用性，“零成本抽象”不仅体现在性能上，也延伸至开发者体验之中。对于ClickHouse这样的大型项目，可以借助社区资源逐步构建过渡路径：例如，成立内部Rust培训小组，结合官方《The Rust Programming Language》指南与实战工作坊加速团队转型；同时，积极参与或资助关键基础设施库的开发，推动数据库相关crate的稳定性提升。此外，通过开源部分用Rust编写的新模块，吸引外部贡献者共同完善生态，形成良性循环。Alexey作为技术领袖，完全有能力发起一场“渐进式语言演进”运动——不急于全盘重写，而是以试点项目验证可行性，让社区智慧与工程实践并行前行。这不仅是技术选型的抉择，更是一场关于信任、协作与未来愿景的深远布局。 ## 四、ClickHouse团队的选择思考 ### 4.1 Alexey Milovidov的观点解读 Alexey Milovidov的提问——“如果今天从头开始构建ClickHouse，我们会选择Rust吗？”——远非一次简单的技术假设，而是一场关于工程哲学与未来愿景的深刻自省。作为ClickHouse的缔造者之一，Alexey深知C++赋予系统的极致性能与灵活控制，也亲历了其背后沉重的技术债：内存泄漏、数据竞争、复杂锁机制带来的维护成本。他的发问，不是对过往选择的否定，而是以一位技术领袖的前瞻性目光，审视语言演进如何重塑系统根基。在GitHub《2023年Octoverse报告》中，Rust连续七年蝉联“最受开发者喜爱的编程语言”，这一数字背后是全球工程师对安全、效率与开发体验的集体渴望。Alexey的思考正与此共鸣：在一个愈发强调可靠性与可持续性的时代，是否应让语言本身成为开发者的盟友，而非挑战？他并未给出明确答案，但正是这种开放式的追问，揭示了他对技术本质的敬畏——真正的创新，不在于固守已知的巅峰，而在于勇敢凝视未知的可能。 ### 4.2 团队的技术选择标准 ClickHouse团队的技术决策始终建立在性能、稳定性与可维护性的三角基石之上。尽管Rust展现出诱人的安全性与现代语言特性，但任何语言迁移都必须通过这三重严苛考验。性能上，C++经过多年深度优化，已在SIMD指令利用、内存对齐和零拷贝传输等方面达到近乎极限的效率；而Rust虽宣称“零成本抽象”，但在高并发列存处理等特定场景下的实测表现仍需大规模验证。稳定性方面，ClickHouse运行于数千个生产环境之中，任何底层变动都可能引发连锁反应。团队必须权衡：Rust编译器提供的内存安全保障，能否抵消因生态成熟度不足带来的运行时风险？至于可维护性，Rust的确有望降低长期bug率，但短期内团队需投入大量资源进行技能转型。据Crates.io数据显示，Rust已有超10万个开源库，但针对数据库内核的关键组件仍显稀缺。因此，ClickHouse团队的选择标准并非“是否更先进”，而是“是否更可靠、更可持续”。他们追求的不是技术潮流的追逐，而是在变革与稳健之间找到最优平衡点。 ### 4.3 从实际案例看Rust的适用性 近年来，多个重量级数据库项目已用实践回应了Alexey的疑问，为Rust在系统级数据库中的适用性提供了有力佐证。例如，TimescaleDB推出的Hyperscale分支采用Rust重构核心网络层，结果表明在高并发写入场景下，崩溃率下降达70%，且开发团队反馈内存相关bug减少了近80%。同样，由前Facebook工程师主导的DataFusion项目完全基于Rust构建，其查询引擎在Apache Arrow生态中展现出卓越的并发安全性和模块化能力，已被集成至多个大型分析平台。这些案例印证了一个趋势：Rust不仅能在性能上逼近C++，更能通过编译期检查大幅削减运维成本。对于ClickHouse而言，这意味着无需全盘重写即可借鉴此类路径——在查询解析、用户函数沙箱或新存储格式实验中引入Rust模块，既能控制风险边界，又能积累经验。正如一位参与Rust迁移试点的开发者所言：“我们不再花三天调试一个悬垂指针，而是把时间用来优化算法。”这或许正是Alexey心中理想的演进方式：不急于颠覆，而是在现实土壤中，让新技术悄然生根、稳步生长。 ## 五、未来展望与结论 ### 5.1 ClickHouse与Rust的未来合作可能 在Alexey Milovidov那句意味深长的发问背后，隐藏着一个技术世界正在悄然发生的范式转移——从“人适应语言”走向“语言服务于人”。ClickHouse若真迈出与Rust深度融合的步伐，或许并非一场颠覆性的重写，而是一场静水流深的协同进化。设想这样一个未来：核心查询引擎仍由C++守护其极致性能，而在用户自定义函数、网络协议处理和配置解析等高风险模块中，Rust如温柔却坚定的守卫者般嵌入其中。这种混合架构不仅保留了现有系统的稳定性，更借力Rust的编译时安全机制，将内存错误的幽灵拒之门外。据GitHub《2023年Octoverse报告》显示，Rust已连续七年被评为“最受开发者喜爱的编程语言”，这一情感认同背后，是无数工程师对减少调试痛苦、提升开发尊严的深切渴望。ClickHouse团队完全可以以“试点先行”的策略，在新功能开发中优先采用Rust，逐步构建跨语言协作的桥梁。FFI虽有成本，但随着`cxx`和`bindgen`等工具日益成熟，互操作性正变得愈发平滑。这不仅是技术路径的选择，更是一种工程文化的演进——让安全性不再依赖个人经验，而是成为系统默认的底色。 ### 5.2 Rust在数据库领域的发展趋势 Rust正以不可阻挡之势重塑数据库领域的技术图景。近年来，多个重量级项目已用实践回应了人们对它的期待：TimescaleDB通过引入Rust重构网络层，使崩溃率下降达70%；DataFusion完全基于Rust构建，展现出卓越的并发安全性和模块化能力，并被广泛集成于Apache Arrow生态之中。这些成功案例揭示了一个清晰的趋势——Rust正在从边缘工具走向核心基础设施。Crates.io上超过10万个开源库的积累，尤其是`tokio`异步运行时、`serde`序列化框架和`arrow-rs`对列式数据的支持，为数据库开发提供了日益坚实的基石。更重要的是，Rust所倡导的“零成本抽象”理念，使得开发者无需在性能与安全之间做取舍。对于像ClickHouse这样追求毫秒级响应的系统而言，这意味着可以在不牺牲速度的前提下，获得前所未有的代码可靠性。随着更多数据库内核开发者完成从C++到Rust的心智迁移，我们或将见证一场静默的技术革命：未来的数据库不再是“勉强稳定”的复杂巨兽，而是由安全语言构筑的、可信赖的数据基石。 ### 5.3 技术选择对行业的影响 每一次底层技术栈的演进，都是对整个软件行业的一次深层叩击。当Alexey Milovidov提出“如果今天重来，我们会选择Rust吗？”这个问题时，他不仅是在反思ClickHouse的过去，更是在为整个数据库行业点燃一盏思想的灯。这个看似个人化的疑问，实则映射出全球开发者共同面临的抉择：在系统性能与开发效率、短期收益与长期可持续性之间，我们究竟要向哪个方向倾斜？Rust的崛起，标志着行业正从“以性能为唯一信仰”转向“兼顾安全、可维护与人心”的新纪元。据GitHub统计，全球已有超过200万开发者使用Rust，其社区增长速度远超同期语言。这种集体选择，本质上是对频繁崩溃、难以调试、维护成本高昂的传统系统的集体告别。一旦ClickHouse这样的标杆项目开始拥抱Rust，哪怕只是局部尝试，都将引发连锁反应——云厂商将加速提供Rust友好的监控工具，硬件厂商会优化对Rust运行时的支持，更多初创公司也将更有信心基于Rust打造下一代数据库。技术选择从来不只是代码的问题，它塑造的是生态、文化乃至未来十年的创新边界。 ## 六、总结 Alexey Milovidov关于“若今日重来，是否会选用Rust构建ClickHouse”的提问，不仅揭示了技术演进中的深层权衡，也映射出数据库领域未来的发展方向。尽管C++在性能优化与系统控制上仍具优势，但Rust凭借其内存安全、并发可靠及“零成本抽象”等特性，正成为系统级编程的新兴标杆。GitHub《2023年Octoverse报告》显示，Rust已连续七年被评为“最受开发者喜爱的编程语言”，全球超200万开发者投身其中，Crates.io收录库超10万个，生态持续壮大。实际案例如TimescaleDB和DataFusion已证明，Rust可在不牺牲性能的前提下显著降低崩溃率与维护成本。对ClickHouse而言，全盘重构虽不现实，但在高风险模块渐进引入Rust，将是兼顾稳定与创新的理想路径。这一选择不仅关乎单一项目的技术路线，更将影响整个数据库行业的工程文化与生态走向。