हमने सिंगल-थ्रेडेड C++ को मल्टी-थ्रेडेड रस्ट के साथ इंटरफ़ेस किया

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हमने सिंगल-थ्रेडेड C++ को मल्टी-थ्रेडेड रस्ट के साथ इंटरफ़ेस किया

मल्टी-थ्रेडेड रस्ट के साथ सिंगल-थ्रेडेड C++ कोड को इंटरफ़ेस करना न केवल संभव है - यह पूर्ण पुनर्लेखन के बिना विरासत प्रणालियों को आधुनिक बनाने के सबसे व्यावहारिक तरीकों में से एक है। मेवेज़ में, हमने 138,000 उपयोगकर्ताओं को सेवा देने के लिए अपने 207-मॉड्यूल बिजनेस ओएस को स्केल करते समय इस सटीक चुनौती का सामना किया, और परिणामों ने सिस्टम इंटरऑपरेबिलिटी के बारे में हमारे सोचने के तरीके को मौलिक रूप से बदल दिया।

आप सिंगल-थ्रेडेड C++ को मल्टी-थ्रेडेड रस्ट के साथ क्यों इंटरफ़ेस करेंगे?

अधिकांश उत्पादन प्रणालियाँ वर्षों तक युद्ध-परीक्षित C++ कोड रखती हैं। रस्ट में हर चीज़ को दोबारा लिखना कागज़ पर आकर्षक लगता है, लेकिन इसमें भारी जोखिम और कई महीनों का इंजीनियरिंग समय लगता है। व्यावहारिक दृष्टिकोण वृद्धिशील अपनाना है - रस्ट के स्वामित्व मॉडल पर संगामिति-भारी कार्यभार को उतारते समय मौजूदा C++ तर्क को लपेटना।

हमारे मामले में, मुख्य व्यवसाय तर्क मॉड्यूल वर्षों से सिंगल-थ्रेडेड C++ में विश्वसनीय रूप से चल रहे थे। उन्होंने अनुक्रमिक कार्य प्रसंस्करण, दस्तावेज़ निर्माण और वित्तीय गणनाएँ संभालीं। लेकिन जैसे-जैसे हमारा उपयोगकर्ता आधार 100,000 से अधिक हो गया, हमें समानांतर डेटा प्रोसेसिंग, समवर्ती एपीआई हैंडलिंग और सुरक्षित साझा-राज्य प्रबंधन की आवश्यकता थी। रस्ट के सेंड और सिंक लक्षणों ने हमें संकलन-समय समवर्ती गारंटी दी जो कि C++ व्यापक मैन्युअल ऑडिटिंग के बिना पेश नहीं कर सकता था।

मुख्य प्रेरणा जोखिम में कमी है। आप वही रखते हैं जो काम करता है, और आप कौन से पैमाने जोड़ते हैं - अपने पूरे कोडबेस को ऐसे माइग्रेशन पर दांव पर लगाए बिना जो शायद कभी खत्म न हो।

एफएफआई सीमा वास्तव में कैसे काम करती है?

C++ और रस्ट के बीच फॉरेन फंक्शन इंटरफ़ेस (FFI) C-संगत फ़ंक्शन हस्ताक्षरों के माध्यम से संचालित होता है। रस्ट के बाहरी "सी" ब्लॉक उन कार्यों को उजागर करते हैं जिन्हें सी++ सीधे कॉल कर सकता है, और इसके विपरीत। महत्वपूर्ण चुनौती तब सामने आती है जब रस्ट के मल्टी-थ्रेडेड रनटाइम को सिंगल-थ्रेडेड C++ कोड को सुरक्षित रूप से लागू करने की आवश्यकता होती है।

हमने एक समर्पित आर्किटेक्चर का उपयोग करके इसे हल किया:

थ्रेड-सीमित सी++ निष्पादक: सभी सी++ कॉल को संदेश-पासिंग चैनल का उपयोग करके एक समर्पित थ्रेड के माध्यम से फ़नल किया जाता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि सिंगल-थ्रेडेड इनवेरिएंट का कभी उल्लंघन नहीं होता है।

रस्ट एसिंक ब्रिज लेयर: टोकियो कार्य C++ निष्पादक को काम सौंपते हैं और वनशॉट चैनलों के माध्यम से परिणामों की प्रतीक्षा करते हैं, रस्ट पक्ष को पूरी तरह से एसिंक्रोनस रखते हुए।

अपारदर्शी सूचक प्रबंधन: C++ ऑब्जेक्ट को रस्ट स्ट्रक्चर में लपेटा जाता है जो नियतात्मक सफाई के लिए ड्रॉप को लागू करता है, जिससे भाषा सीमा के पार मेमोरी लीक को रोका जा सकता है।

सीमा पर क्रमबद्धता: जटिल डेटा संरचनाओं को एफएफआई परत पर फ्लैटबफ़र्स में क्रमबद्ध किया जाता है, जिससे नाजुक संरचना लेआउट मिलान से बचा जा सकता है और प्रत्येक पक्ष के स्वतंत्र विकास को सक्षम किया जा सकता है।

आतंक अलगाव: रस्ट का कैच_अनविंड प्रत्येक एफएफआई प्रवेश बिंदु को लपेटता है ताकि घबराहट कभी भी भाषा की सीमा को पार न करे, जो अपरिभाषित व्यवहार होगा।

इस पैटर्न ने हमें सिद्ध C++ तर्क की विश्वसनीयता के साथ मल्टी-थ्रेडेड रस्ट का थ्रूपुट दिया - मूल व्यावसायिक नियमों की एक भी पंक्ति को दोबारा लिखे बिना।

बचने के लिए सबसे बड़े नुकसान क्या हैं?

सबसे खतरनाक गलती यह मान लेना है कि C++ कोड थ्रेड-सुरक्षित है जबकि ऐसा नहीं है। वैश्विक स्थिति, स्थैतिक चर, और गैर-पुनर्प्रवेशक लाइब्रेरी कॉल डेटा दौड़ का कारण बनेंगे जिसे रस्ट का कंपाइलर एफएफआई सीमा के पार पता नहीं लगा सकता है। रस्ट की सुरक्षा की गारंटी असुरक्षित ब्लॉक पर रुकती है - अंदर की हर चीज़ आपकी ज़िम्मेदारी है।

मुख्य अंतर्दृष्टि: रस्ट अपने स्वयं के कोड के भीतर मेमोरी सुरक्षा की गारंटी देता है, लेकिन जैसे ही आप C++ में FFI सीमा पार करते हैं, आपको C++ की प्रत्येक थ्रेड-सुरक्षा समस्या विरासत में मिलती है। उस सीमा के चारों ओर की वास्तुकला उसके दोनों ओर के कोड से अधिक मायने रखती है।

एक अन्य सामान्य समस्या आजीवन प्रबंधन है। C++ ऑब्जेक्ट रस्ट के उधार चेकर में भाग नहीं लेते हैं। यदि रस्ट एक संदर्भ छोड़ देता है जबकि C++ अभी भी एक पॉइंटर रखता है, तो आपको उपयोग के बाद-मुक्त बग मिलते हैं जिनका निदान करना बहुत मुश्किल होता है। हमने सख्त स्वामित्व शब्दार्थ लागू करके इसे संबोधित किया: C++ ऑब्जेक्ट हमेशा एक रस्ट रैपर के स्वामित्व में होते हैं, और साझा पहुंच रस्ट पक्ष पर आर्क-आधारित संदर्भ गणना के माध्यम से जाती है।

प्रदर्शन के लिहाज से, अतिरिक्त

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