Rust 进阶(六):哪些性能问题,是 Rust「独有的」

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很多人选择 Rust,是因为“快”。
但当你真的把 Rust 用在高并发、长生命周期、重负载系统里时,会发现一种很反直觉的现象:

Rust 的性能瓶颈,往往不在 CPU,而在你对抽象成本的误判。

而且其中不少问题,是 Rust 特有的。


1️⃣ Rust 的性能陷阱,很少来自“慢代码”

在 C/C++ 世界里,性能问题往往是:

  • 算法不行
  • cache miss
  • 分支预测失败
  • 内存布局糟糕

在 Rust 世界里,真正常见的反而是:

  • 你引入了一个你以为“零成本”的抽象
  • 但它在系统层面并不便宜

Rust 的抽象语义零成本 ≠ 系统零成本


2️⃣ 第一个独有陷阱:Arc 泛滥带来的「原子风暴」

Arc 是 Rust 并发中最常见、也最容易被滥用的工具。

Arc<T>

你以为你只是“共享了一个对象”,但你实际引入的是:

  • 原子引用计数
  • cache line 争用
  • drop 时的同步成本
  • 跨线程内存可见性约束

典型症状

  • CPU 使用率不高,但 QPS 上不去
  • perf 显示大量时间在 atomic_add
  • 延迟抖动明显

Rust 的问题在于:
Arc 看起来太安全、太自然、太“无害”了。


3️⃣ 第二个独有陷阱:async 任务过度切分

你在 async Rust 中很容易写出:

tokio::spawn(async move {
    do_a().await;
    do_b().await;
});

在逻辑上,这看起来很优雅。

但在性能上,它意味着:

  • 一个独立 task
  • 一个调度节点
  • 一组 waker
  • 可能的跨线程迁移

Rust 特有的问题

在很多语言中:

  • async task = 轻量 coroutine

在 Rust 中:

async task 是调度器管理的资源单元。

过度拆 task,会导致:

  • 调度开销淹没业务逻辑
  • cache locality 变差
  • tail latency 变长

4️⃣ 第三个独有陷阱:Future 体积失控

你可能写过这种 async 函数:

async fn handle(req: Request) {
    let big = BigStruct::new();
    let cfg = load_cfg();
    let conn = get_conn().await;
    process(big, cfg, conn).await;
}

问题是:

在第一个 await 之前创建的所有变量,都会成为 Future 的字段。

这意味着:

  • Future 被 move / poll / 存储
  • 大对象被频繁搬运
  • 内存占用膨胀

这在其他语言里几乎不可见,在 Rust 里却是硬成本。


5️⃣ 第四个独有陷阱:你写的“安全代码”,在偷偷分配

Rust 不喜欢隐藏分配,但生态层的抽象可能会

常见来源:

  • collect::<Vec<_>>()
  • to_string()
  • format!
  • clone()(尤其是 Arc / String / Vec)
  • 某些 iterator adaptor

在高频路径上:

一次你没注意的分配,可能比一次 syscall 更贵。

Rust 的问题是:
它给了你“显式控制”,但你必须真的去用。


6️⃣ 第五个独有陷阱:锁不是慢,锁竞争是慢

很多 Rust 开发者会有一个错觉:

“Mutex 在 Rust 里很安全,所以可以放心用。”

安全 ≠ 高性能。

Arc<Mutex<T>>

当你看到它时,真正的问题是:

  • 锁保护了什么?
  • 临界区有多大?
  • 锁是不是跨 await?
  • 锁是否在 hot path?

Rust 的类型系统无法帮你解决逻辑层面的锁设计问题


7️⃣ Rust 性能调优的真正顺序

Rust 老手调性能,很少一开始就:

  • 改 unsafe
  • 写 SIMD
  • 手写 allocator

真正的顺序通常是:

  1. 减少共享
  2. 减少分配
  3. 减少 task / future 数量
  4. 缩小 Future 体积
  5. 控制锁粒度
  6. 再考虑 unsafe / 底层优化

这是 Rust 独有的调优路径。


8️⃣ 为什么 Rust 的性能问题“出现得更早”

一个很重要但少有人说清的事实是:

Rust 的性能问题,往往在中等规模就暴露。

原因是:

  • 抽象成本不会被 GC/VM 吞掉
  • 并发调度成本是显式的
  • 内存布局直接影响行为

这其实是好事。

因为你可以:

  • 更早定位
  • 更精确修复
  • 更少“玄学调参”

9️⃣ 一个反直觉结论:Rust 慢,往往是你设计太“高级”

很多 Rust 性能事故,最后的结论是:

你把一个系统问题,包装成了一个优雅的抽象问题。

  • Arc 代替结构拆分
  • spawn 代替 pipeline
  • trait object 代替枚举
  • clone 代替所有权转移

Rust 不惩罚“底层”,它惩罚的是:

不清楚资源流向的设计。


结语:Rust 的性能,不奖励“感觉正确”,只奖励“结构正确”

Rust 是一门:

  • 抽象能力极强
  • 但几乎不宽容误用抽象的语言

它不会像 JVM 一样:

  • 帮你合并对象
  • 帮你消除分配
  • 帮你重写调度

它只做一件事:

忠实执行你设计出来的系统。

这既是它的残酷之处,也是它在高可靠系统中不可替代的原因。

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