2020年五月月 发布的文章

Go语言联合作者Rob Pike专访:Go确实已成为云基础架构的语言

尽管看到Docker,Kubernetes和用Go编写的云计算的许多其他组件令人欣喜和重要,但也许并不奇怪。Go确实已经成为云基础架构的语言。- Rob Pike,Go编程语言的联合作者

本文翻译自《Rob Pike interview: “Go has indeed become the language of cloud infrastructure”》

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简介

我们与Go编程语言之父Rob Pike(以下称Rob)谈谈跨越整整40年的职业生涯、过去10年来Go语言的变化,以及未来Go语言的演化方向。

专访

Evrone:您与今天的许多开发人员不同,您数十年前就在Bell Labs开始了您的职业生涯。以您的阅历和认知,您认为我们开发软件时最大变化是什么?

Rob:今天的软件规模(scale)更大。不仅是计算机和网络,还有程序本身。所有Unix版本6(大约1975年)的程序都可以顺利地安装在单个RK05磁盘包上,该磁盘包的存储量刚刚超过2MB,还为用户软件留出了很大的空间。那是一个很好的计算环境,或者至少在当时看起来是一个。当然,尽管我可以解释其中的大部分增长,但令人惊讶的是,也许并不是所有的增长都是合理的。

Evrone:鉴于“变革的阻力”和“兼容性的承诺”,您如何看待Go编程语言及其生态系统在未来十年的发展?您认为的该技术的最佳未来是什么呢?

Rob:尽管还不确定,但经过十多年的努力,一个看起来更像是针对参数多态性的设计即我们俗称泛型(具有误导性)的东西将在未来一两年内问世。找到一个可以在现有语言中运行并且感觉好像属于它的设计是一个非常困难的问题,但是伊恩·泰勒(Ian Taylor)在该问题中投入了巨大的精力,看来现在已经找到了答案。我也非常渴望看到该设计会如何影响库、生态系统和社区的。

Evrone:随着“渐进类型”引入“动态类型”语言以及“类型推断”引入“静态类型”,两者之间的界限现在变得越来越模糊。您对现代编程语言的类型系统有何看法?

Rob:我非常喜欢静态类型,因为它带来了稳定性和安全性。

我也非常喜欢动态打类型,因为它带来的乐趣和轻巧的感觉。

我不喜欢类型驱动的编程、类型层次结构、类以及继承。尽管已经通过这些方式构建了许多非常成功的项目,但我认为这种方法将重要的决策过早地推到了设计阶段,而经验并没有影响到它。换句话说,我更喜欢组合而不是继承。

但是,我对那些喜欢使用继承来构造程序的人说:不必在意我的观点,请继续使用对你们有用的东西。

Evrone:有时候人们以奇怪的方式使用技术。例如,要从高级PythonRuby代码生成高效的Go代码(是的,我们已经看到了!)多年来,您看到过最奇怪,最有创意或有趣的Go用法了吗?最让您惊讶的是什么?

Rob:最大的惊喜是当我们得知Go被用于编写恶意软件时(译注:手动允悲)。您无法控制谁将使用您的作品或他们将如何使用它。

Evrone:您设计和实现了许多文本编辑器。您如何看待Visual Studio Code?通过LSP之类的技术,“文本编辑器”和IDE之间的界限现在变得模糊了。您是否认为软件开发人员需要功能强大的IDE(如GoLand)或使用VSCode很好?

Rob:我来自IDE之前的时代。但是在项目的早期,有人谈到Go是否需要IDE才能成功。但是,团队中没有人拥有这方面的技能,因此我们没有尝试去创建一个(Go专属IDE)。但是,我们确实创建了用于解析和打印Go代码的核心库,这为各种编辑器和IDE快速创建了高质量的插件提供了极大的便利,这也算是一个偶然的成功。

最近,我们一直在努力为Go开发LSP服务器,该服务器称为gopls,支持该协议的任何编辑器或IDE均可使用该服务器,以改善使用该语言的体验。

也许是因为我们对使用简单的编辑器形式感到满意,所以我们确保大家无需背负沉重的编程环境搭建负担即可轻松地使用Go工作。但是,IDE当然可以提供帮助:我今天看到的大多数使用Go IDE或至少使用具有自定义Go支持的编辑器的开发人员都能从中获得很多价值。

使用哪种编辑器风格的问题取决于您的口味,并随您所用语言的文化而变化。

Evrone:软件开发人员倾向于给事物打标签,例如Dart是一种“前端语言”,而C是一种“系统底层语言”,等等。就目前的Go语言的功能集和用法,您现在如何称呼它?

Rob: Go是一种通用编程语言。编写您想要的任何内容,不必担心将语言或与此相关的任何其他技术固定到单个问题域。

Evrone:您个人还喜欢哪些其他现代编程语言?

Rob:Go的经验告诉我,人们喜欢对语言发表意见,这可能比我们领域中的几乎任何其他要素都要多。我当然也是这样做的。但是我对经常导致的消极情绪感到厌倦,所以现在我尽量避免评判那些事情。

在很少有新的语言问世并获得成功的一段时间之后,在过去的十多年中,语言设计才有了真正的复兴。很高兴看到这一点及其带来的创新。

Evrone:成为Google员工是如何帮助您开发和引导Go语言的?能够在Twitter上问“告诉我们您如何使用我们的语言”并获得全球最大公司的回应有多重要?它只是语言开发的一个不错的补充还是必不可少的一部分?Google如何为您提供帮助的?

Rob: Google非常支持Go项目,对此我深表感谢。当然,创建该语言是因为我们认为Google需要它。所谓的“云计算”需要一种具有对并发性和易于部署等方面良好支持的语言。但是Google并没有以任何重要方式指导该项目。它支持我们,让我们做我们认为最好的事情。

对于其他公司和其他用户,社区的投入对于理解项目的进展至关重要,我的意思是语言,编译器,工具,运行时,库,环境(所有这些)的发展。

Evrone:经过10年的Go开发以及对其使用方式的观察,您能说出该语言最大的设计成功和最大的失败是什么?分别是最强点和最弱点?

Rob:我要说两件事,一是技术问题,一是政治问题。

技术上是对并发计算的原生(first-class)支持。Go仅仅存在了十年左右,但是当它被开发时,“线程”和并发在编程社区中并未得到广泛认可。实际上,创建Go的主要原因是当时很难用C++进行并发计算。并发支持在发布后不久就很明显成为了该语言的一个主要吸引力,可以弥补一些人认为该语言其他部分的缺点。并发动了大家的神经。一旦人们开始使用并发功能,他们便开始探索有关该语言的其他内容,并发现那里(Go语言中)存在的东西超出了他们最初的想象。支持并发是(进入Go语言世界)的网关。

正如CloudflareJohn Graham-Cumming所说:“我为实现简单的并发而来,而为实现简单的组合而留下来”

Go改变了有关如何对多核计算机进行编程的讨论。

Go语言在政治上的成功是坚定的执行了关于Go1兼容性的承诺。曾经我们和社区一旦使用Go几年,我们就有了很长的清单需要修复,但是变化是破坏性的。因此,我们仔细设计了更新程序,并使用了“go fix”命令来推动社区发展。完成这些后,我们不仅停了下来,而且还承诺会保持这种“停止”状态。这种稳定性 – 2012年编写的Go程序今天仍可以编译并完美运行 – 是促进增长的巨大推动力。公司可以放心使用我们,因为我们不会破坏其软件。在Go 1.0版本及其兼容性承诺出现之后,Go的采用率急剧上升。而且,从那以后,尽管我们有许多我们想改变的东西,但是我们不能破坏现有的程序,对此,我们感觉很好。

Evrone:您的工作与生活平衡如何?现在有很多关于“倦怠”的话题,这种流行病根本没有帮助。以你40年的阅历,您对新一代开发者有何提醒?

Rob:避免倦怠的最佳方法是在支持您的环境中做自己真正喜欢的事情。在整个职业生涯中,我一直很幸运,但是我意识到并不是每个人都如此幸运。如果您因工作而感到压力,则应随时休息或改变方向,尤其是在当前情况下。

Evrone:事后看来,许多技术的普及归功于使它们流行的所谓“杀手级应用”。您能为Go编程语言列举出这样的“杀手级应用程序”吗?您整体上对这种“杀手级应用程序”想法有何看法?

Rob:几年前,Danny Berkholz将Go称为“云基础架构的新兴语言”,这绝非偶然。Go是由Google的工作人员设计的,目的是使编写与Google相关的软件(特别是驻留在网络中的服务器)更容易。就是今天我们所说的“云”。(该设计的某些动机是在我2012年的Splash主题演讲: Go at Google: 软件工程服务中的语言设计

因此,尽管看到用Go语言编写的DockerKubernetes和云计算的许多其他组件很令人高兴且很重要,但也许并不奇怪。Go确实已经成为云基础架构的语言

Evrone:您觉得Go语言的竞争对手是谁?在哪个领域竞争?您对Rust的“无垃圾收集”构想和编译时保证有何看法?

Rob: Rust是一种有趣的语言,我很感兴趣地看着它的发展。除此之外,正如我上面所说,我没有意见。

Evrone:Go在GitHub上已达到7万颗星!您如何看待GitHub,Reddit,Twitter,离线和在线会议,网络研讨会等不同的社交活动对语言的影响?它们对语言的成功重要还是仅仅反映了语言的成功?

Rob:我们通过会议和社交媒体结识的人们一直是Go及其所有元素发展的关键部分。许多许多贡献者以积极的方式影响了开发,包括将Go移植到Windows和许多非x86架构上,工具和库的开发,对技术建议的深入讨论等等。

反过来,Go团队也与社区进行联系并积极讨论,提出问题并寻求帮助和指导。

我认为重要的一件事是,以一种声音与社区互动,以团队而非个人的身份说话。一致的消息更容易理解。

Evrone:成为一种流行的编程语言的作者如何改变了您的生活?

Rob:一个更正:我是合著者,而不是作者。肯·汤普森(Ken Thompson)和罗伯特·格里塞梅尔(Robert Griesemer)与我一起开始了这个项目,其他许多人也做出了巨大贡献。因此,请不要单把我列为“作者”。

为了回答您的问题,Go无疑提高了我的公众形象,并向我介绍了一个新的充满活力的社区,但是除此之外,它并没有太大的作用。我有很长的职业生涯,并取得了其他的成功(以及无数的失败)。

Evrone:想象一下,如果您有机会时光倒流并且给年轻时候的你提出一个建议(只有一个),如果是回到大约在您开始设计Go语言规范时,您会给您自己和您的同事提出什么建议?

Rob:很简单:忽略仇恨者(haters)。只倾听那些能理解和分享您目标的声音;他们是在乎Go的人。并非每个人都认同您在做的事情,这没关系。但是,那些致力于推进您想要做的事情的人可能会成为想法,能量和灵感的绝佳来源。

我们将永远感谢我们充满热情的社区。


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后端程序员一定要看的语言大比拼:Java vs. Go vs. Rust

这是JavaGo和Rust之间的比较。这不是基准测试,更多是对可执行文件大小、内存使用率、CPU使用率、运行时要求等的比较,当然还有一个小的基准测试,可以看到每秒处理的请求数量,我将尝试对这些数字进行有意义的解读。

为了尝试尽可能公平比较,我在此比较中使用每种语言编写了一个Web服务。Web服务非常简单,它提供了三个REST服务端点(endpoint)。


Web服务提供的服务端点

这三个Web服务的代码仓库托管在github上

编译后的二进制文件尺寸

有关如何构建二进制文件的一些信息。对于Java,我使用maven-shade-pluginmvn package命令将所有内容构建到一个大的jar中。对于Go,我使用go build。最后,我使用了cargo build –release构建Rust服务的二进制文件。


每个程序的大小(以兆字节为单位)

编译后的文件大小还取决于所选的库/依赖项,因此,如果依赖项的身躯臃肿,则编译后的程序也将难以幸免。在我的特定情况下,针对我选择的特定库,以上是程序编译后的大小。

在后续的一个单独小节中,我会把这三个程序都构建并打包为docker镜像,并列出它们的大小,以显示每种语言所需的运行时开销。下面有更多详细信息。

内存使用情况

空闲状态


每个应用程序在内存空闲时的内存使用情况

什么?Go和Rust版本显示空闲时内存占用量的条形图在哪里?好了,它们在那里,只有JVM启动的程序在空闲状态时消耗160 MB以上的内存,它什么也没做。Go应用程序仅使用0.86 MB,Rust应用也仅使用了0.36 MB。这是一个巨大的差异!在这里,Java使用的内存比Go和Rust应用使用的内存高出两个数量级,只是空占着内存却什么都不做。那是巨大的资源浪费。

服务REST请求

让我们使用wrk发起访问API的请求,并观察内存和CPU使用情况,以及在我的计算机上三个版本程序的每个端点每秒处理的请求数。

wrk -t2 -c400 -d30s http://127.0.0.1:8080/hello
wrk -t2 -c400 -d30s http://127.0.0.1:8080/greeting/Jane
wrk -t2 -c400 -d30s http://127.0.0.1:8080/fibonacci/35

上面的wrk命令使用两个线程并在连接池中保持400个打开的连接,并重复调用GET端点,持续30秒。这里我仅使用两个线程,因为wrk和被测程序都在同一台计算机上运行,所以我不希望它们在可用资源(尤其是CPU)上相互竞争(太多)。

每个Web服务都经过单独测试,并且在每次运行之间都重新启动了Web服务。

以下是该程序的每个版本的三个运行中的最佳结果。

  • /hello

该端点返回Hello,World!信息。它分配字符串“ Hello,World!” 并将其序列化并以JSON格式返回。


/hello端点的CPU使用率


/hello端点的内存使用情况


/hello端点处理的每秒请求数

  • /greeting/{name}

该端点接受一个段路径参数{name},然后格式化字符串“Hello,{name}!”,序列化并以JSON格式的问候消息返回。


/greeting端点的CPU使用率


/greeting端点的内存使用情况


/greeting端点处理的每秒请求数

  • /fibonacci/{number}

该端点接受一个段路径参数{number},并返回序列化为JSON格式的斐波纳契数和输入数。

对于这个特定的端点,我选择以递归形式实现它。我毫不怀疑,迭代实现会产生更好的性能结果,并且出于生产目的,应该选择一种迭代形式,但是在生产代码中,有些情况下必须使用递归(并非专门用于计算第n个斐波那契数 )。为此,我希望该实现涉及大量CPU栈分配。


/fibonacci端点的CPU使用率


/fibonacci端点的内存使用情况


/fibonacci端点处理的每秒请求数

在Fibonacci端点测试期间,Java是唯一一个有150个请求超时的实现,如下面wrk的输出所示。


超时时间


/fibonacci端点的延迟

运行时大小

为了模拟现实世界中的云原生应用程序,并避免“它仅可以在我的机器上运行!”,我分别为这三个应用程序创建了一个docker镜像。

Docker文件的源代码包含在代码库相应程序文件夹下。

作为我使用过的Java应用程序的基础镜像,openjdk:8-jre-alpine是已知大小最小的镜像之一,但是,这附带了一些警告,这些警告可能适用于您的应用程序,也可能不适用于您的应用程序,主要是alpine镜像在处理环境变量名称方面不是posix兼容的,因此您不能在Dockerfile中使用ENV中的(点)字符(不过这没什么大不了的),另一个是alpine Linux镜像是使用musl libc而不是glibc编译的,这意味着如果您的应用程序依赖于需要glibc,它可能无法正常工作。不过,在这里,alpine镜像工作是正常的。

至于应用程序的Go版本和Rust版本,我已经对其进行了静态编译,这意味着它们不希望在运行时镜像中存在libc(glibc,musl…等),这也意味着它们不需要运行OS的基本镜像。因此,我使用了scratch docker镜像,这是一个no-op镜像,以零开销托管已编译的可执行文件。

我使用的Docker镜像的命名约定为{lang}/webservice。该应用程序的Java,Go和Rust版本的镜像大小分别为113、8.68和4.24 MB。


最终Docker镜像大小

结论


三种语言的比较

在得出任何结论之前,我想指出这三种语言之间的关系。Java和Go都是支持垃圾回收的语言,但是Java会提前编译为在JVM上运行的字节码。启动Java应用程序时,JIT编译器会被调用以通过将字节码编译为本地代码来优化字节码,以提高应用程序的性能。

Go和Rust都提前编译为本地代码,并且在运行时不会进行进一步的优化。

Java和Go都是支持垃圾收集的语言,具有STW(停止世界)的副作用。这意味着,每当垃圾收集器运行时,它将停止应用程序,进行垃圾收集,并在完成后从停止的地方恢复应用程序。大多数垃圾收集器需要停止运行,但是有些实现似乎不需要这样做。

当Java语言在90年代创建时,其最大的卖点之一是一次编写,可在任何地方运行。当时这非常好,因为市场上没有很多虚拟化解决方案。如今,大多数CPU支持虚拟化,这种虚拟化抵消了使用某种语言进行开发的诱惑(该语言承诺可以运行在任何平台上)。Docker和其他解决方案以更为低廉的代价提供虚拟化。

在整个测试中,应用程序的Java版本比Go或Rust对应版本消耗了更多的内存,在前两个测试中,Java使用的内存大约增加了8000%。这意味着对于实际应用程序,Java应用程序的运行成本会更高。

对于前两个测试,Go应用程序使用的CPU比Java少20%,同时处理比java版多出38%的请求。另一方面,Rust版本使用的CPU比Go减少了57%,而处理的请求却增加了13%。

第三次测试在设计上是占用大量CPU的资源,因此我想从中挤出CPU的每一分。Go和Rust都比Java多使用了1%的CPU。而且我认为,如果wrk不是在同一台计算机上运行,那么这三个版本都会使CPU达到100%的上限值。在内存方面,Java使用的内存比Go和Rust多2000%。Java可以处理的请求比Go多出20%,而Rust可以处理的请求比Java多出15%。

在撰写本文时,Java编程语言已经存在了将近30年,这使得在市场上寻找Java开发人员变得相对容易。另一方面,Go和Rust都是相对较新的语言,因此与Java相比,自然而然的开发人员的数量更少些。不过,Go和Rust都拥有很大的吸引力,许多开发人员正在将它们用于新项目,并且有许多使用Go和Rust的生产中正在运行的项目,因为简单地说,就资源而言,它们比Java更有效。

在编写本文的程序时,我同时学习了Go和Rust。就我而言,Go的学习曲线很短,因为它是一种相对容易掌握的语言,并且与其他语言相比语法很小。我只用了几天就用Go编写了程序。关于Go需要注意的一件事是编译速度,我不得不承认,与Java/C/C++/Rust等其他语言相比,它的速度非常快。该程序的Rust版本花了我大约一个星期的时间来完成,我不得不说,大部分时间都花在弄清borrow checker向我要什么上。Rust具有严格的所有权规则,但是一旦掌握了Rust的所有权和借用概念,编译器错误消息就会突然变得更加有意义。违反借阅检查规则时,Rust编译器对您大吼的原因是因为编译器希望在编译时证明已分配内存的寿命和所有权。这样做可以保证程序的安全性(例如:没有悬挂的指针,除非使用了不安全(unsafe)的代码逃离检查),并且在编译时确定了释放位置,从而消除了垃圾收集器的需求和运行时成本。当然,这是以学习Rust的所有权系统为代价的。

在竞争方面,我认为Go是Java(通常是JVM语言)的直接竞争对手,但不是Rust的竞争对手。另一方面,Rust是Java,Go,C和C ++的重要竞争对手。

由于他们的效率,我看到了自己将会在Go和Rust中编写更多的程序,但是很可能在Rust中编写更多的程序。两者都非常适合Web服务,CLI,系统程序(..etc)开发。但是,Rust比Go具有根本优势。它不是垃圾收集的语言,与C和C++相比,它可以安全地编写代码。例如,Go并不是特别适合用于编写OS内核,而这里又是Rust的亮点,并与C/C ++竞争,因为它们是使用OS编写的长期存在和事实上的语言。Rust与C/C++竞争的另一种方式在嵌入式世界中,我将继续进行讨论。

感谢您的阅读!

本文翻译自《Comparison between Java, Go, and Rust》


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