Close Menu
About

과학기술 전문 뉴스를 제공합니다.

newsletter Wiki

러스트(Rust)

Updated:12 Mins Read
공유

목차

1. 개념 정의

러스트(Rust)는 모질라(Mozilla)에서 개발한 범용 시스템 프로그래밍 언어이다. 이 언어는 C 및 C++와 같은 저수준 제어 능력과 뛰어난 성능을 제공하면서도, 메모리 안전성(memory safety), 타입 안전성(type safety), 동시성(concurrency)을 보장하는 데 중점을 둔다. 특히 가비지 컬렉터(Garbage Collector) 없이 메모리 안전성을 확보하는 독특한 접근 방식으로 주목받고 있다.

러스트는 다중 패러다임(multi-paradigm)을 지원하며, 함수형 프로그래밍의 불변성(immutability), 고차 함수(higher-order functions), 대수적 데이터 타입(algebraic data types), 패턴 매칭(pattern matching) 등의 아이디어에 영향을 받았다. 개발자 그레이든 호어(Graydon Hoare)는 C++ 개발자들이 겪는 좌절감을 해소하기 위한 언어로 러스트를 구상했다고 설명한 바 있다. 그 목표는 빠르고 컴팩트하면서도 일반적인 메모리 버그를 극복하는 코드를 작성할 수 있도록 하는 것이었다.

2. 역사 및 발전 과정

러스트는 2006년 모질라의 소프트웨어 개발자 그레이든 호어(Graydon Hoare)가 개인 프로젝트로 시작했다. 그는 아파트 엘리베이터 소프트웨어 충돌로 인한 불편함을 겪으면서, 프로그램이 메모리를 사용하는 방식의 문제점에서 이러한 오류가 자주 발생한다는 것을 깨달았다. 이에 C나 C++와 같은 언어에서 발생하는 메모리 버그를 해결하면서도 빠르고 안전한 언어를 만들고자 했다. 그는 생존을 위해 ‘과도하게 설계된’ 곰팡이의 한 종류에서 영감을 받아 언어 이름을 ‘Rust’로 지었다고 한다.

초기 러스트 컴파일러는 OCaml로 약 38,000줄의 코드로 작성되었다. 2009년, 모질라는 이 프로젝트의 잠재력을 인정하고 공식적으로 후원하기 시작했으며, 2010년에는 러스트 프로젝트를 오픈 소스로 공개하고 소스 코드를 대중에게 발표했다. 같은 해, 초기 OCaml 컴파일러에서 러스트 자체로 작성된 자체 호스팅(self-hosting) 컴파일러(rustc)로의 전환이 시작되었고, 이 컴파일러는 LLVM을 백엔드로 사용한다. 2011년에는 rustc가 성공적으로 자신을 컴파일할 수 있게 되었다.

2012년부터 2015년까지 러스트의 타입 시스템에 상당한 변화가 있었으며, 2013년에는 가비지 컬렉터가 거의 사용되지 않아 소유권 시스템을 선호하여 제거되었다. 그레이든 호어는 2013년에 프로젝트에서 물러났지만, 러스트는 핵심 팀과 다양한 팀의 개발자들 아래에서 유기적으로 발전했다.

수년간의 개발 끝에, 2015년 5월 15일, 러스트 1.0이 첫 번째 안정 버전으로 출시되었다. 이는 러스트가 프로덕션 환경에 사용될 준비가 되었음을 알리는 중요한 이정표였다. 러스트 1.0 출시 이후, 러스트 컴파일러는 1,400명 이상의 기여자를 확보했으며, 러스트 패키지 관리 웹사이트인 Crates.io에는 5,000개 이상의 서드파티 라이브러리가 게시되었다. 2020년 8월 모질라 직원의 대규모 해고 이후, 2021년 2월에는 모질라를 포함한 여러 기업들이 러스트 재단(Rust Foundation)을 설립하여 러스트 프로젝트를 후원하고 있다.

3. 핵심 기술 및 특징

러스트는 메모리 안전성과 동시성 문제를 컴파일 시점에 해결하기 위한 독특한 핵심 기술과 언어적 특징을 가지고 있다. 이는 개발자가 런타임 오류에 대한 걱정 없이 고성능 코드를 작성할 수 있도록 돕는다.

3.1. 소유권(Ownership) 시스템

소유권은 러스트의 가장 독특한 기능이자 메모리 관리를 위한 핵심 메커니즘이다. 이는 가비지 컬렉터 없이 메모리 안전성을 보장하는 러스트의 기반이 된다. 소유권 시스템은 다음과 같은 간단한 규칙으로 작동한다:

  • 러스트의 모든 값은 소유자(owner)라는 변수를 가진다.
  • 한 번에 하나의 소유자만 존재할 수 있다.
  • 소유자가 스코프(scope)를 벗어나면, 해당 값은 자동으로 해제된다 (drop 함수 호출).

이러한 규칙은 컴파일 시점에 검사되어, 댕글링 포인터(dangling pointers), 이중 해제(double frees), 메모리 누수(memory leaks), 버퍼 오버플로(buffer overflows), 사용 후 해제(use-after-free)와 같은 일반적인 메모리 안전성 문제를 방지한다. 예를 들어, 다른 변수에 소유권이 있는 값을 할당하면, 이전 변수의 소유권은 새로운 변수로 이동(move)하며, 이전 변수는 더 이상 유효하지 않게 된다. 이는 C++에서 발생할 수 있는 이중 해제 오류를 방지한다.

3.2. 빌림(Borrowing)

소유권 시스템은 강력하지만, 모든 데이터에 항상 소유권을 이전해야 한다면 비효율적일 수 있다. 이때 ‘빌림(Borrowing)’ 개념이 사용된다. 빌림은 소유권을 이전하지 않고 참조(reference)를 통해 값에 접근하는 것을 의미한다. 러스트는 다음과 같은 두 가지 유형의 참조를 제공한다:

  • 불변 참조 (Immutable Reference, &): 여러 불변 참조가 동시에 존재할 수 있으며, 참조된 값을 읽을 수만 있고 수정할 수는 없다.
  • 가변 참조 (Mutable Reference, &mut): 한 번에 하나의 가변 참조만 존재할 수 있으며, 참조된 값을 읽고 수정할 수 있다. 가변 참조가 존재하는 동안에는 다른 불변 또는 가변 참조가 존재할 수 없다.

이러한 규칙은 컴파일러의 ‘빌림 검사기(borrow checker)’에 의해 엄격하게 적용되며, 데이터 경쟁(data race)과 같은 동시성 문제를 컴파일 시점에 방지한다. 이는 런타임 오버헤드 없이 안전한 동시성 프로그래밍을 가능하게 한다.

3.3. 수명(Lifetimes)

수명(Lifetimes)은 러스트 컴파일러가 참조의 유효 기간을 추적하는 메커니즘이다. 이는 댕글링 참조(dangling references)를 방지하는 데 필수적이다. 컴파일러는 참조가 가리키는 데이터가 참조보다 오래 살아있음을 보장함으로써, 유효하지 않은 메모리에 접근하는 오류를 원천적으로 차단한다. 수명은 주로 제네릭(generics)과 함께 사용되며, 함수 시그니처에 명시적으로 수명 매개변수를 추가하여 컴파일러가 참조의 유효성을 정적으로 분석할 수 있도록 돕는다.

3.4. 트레이트(Trait)

트레이트(Trait)는 러스트에서 특정 타입이 가져야 할 기능(메서드 집합)을 정의하는 방법이다. 이는 다른 언어의 인터페이스(interface)와 유사하며, 추상적인 방식으로 공유 동작을 정의하는 데 사용된다. 트레이트를 통해 러스트는 다형성(polymorphism)과 인터페이스 추상화를 구현한다.

예를 들어, Summary라는 트레이트를 정의하고 summarize 메서드를 포함시킬 수 있다. NewsArticle과 Tweet이라는 두 가지 타입이 이 Summary 트레이트를 구현하면, 각 타입은 summarize 메서드를 자신만의 방식으로 제공하게 된다. 트레이트는 또한 기본 구현(default implementation)을 가질 수 있으며, 트레이트 바운드(trait bounds)를 사용하여 제네릭 타입이 특정 동작을 가지도록 지정할 수 있다. 이는 코드 재사용성을 높이고, 컴파일 시점에 타입의 동작을 검사하여 런타임 오류를 방지하는 데 기여한다. 러스트의 제로 코스트 추상화(zero-cost abstractions) 원칙의 핵심 요소 중 하나로, 고수준 구문이 효율적인 저수준 코드로 컴파일되도록 한다.

3.5. 철저한 에러 관리

러스트는 예외(exceptions) 대신 Result<T, E> 및 Option<T> 열거형(enum)을 사용하여 오류를 명시적으로 처리하는 것을 권장한다.

  • Result<T, E>: 복구 가능한 오류를 처리하는 데 사용된다. 성공을 나타내는 Ok(T)와 실패를 나타내는 Err(E) 두 가지 변형을 가진다.
  • Option<T>: 값이 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있는 상황(다른 언어의 null 포인터와 유사)을 처리하는 데 사용된다. Some(T) (값이 존재함)와 None (값이 없음) 두 가지 변형을 가진다.

개발자는 match 표현식이나 ? 연산자를 사용하여 이러한 Result 및 Option 값을 처리해야 한다. ? 연산자는 오류를 호출자에게 전파하는 간결한 방법을 제공하며, unwrap()이나 expect()와 같은 패닉(panic!)을 유발하는 메서드 사용을 지양하고 Result를 통한 복구 가능한 오류 처리를 선호하는 것이 일반적인 러스트 에러 처리 모범 사례이다. 또한, thiserror나 anyhow와 같은 크레이트(crate, 러스트의 패키지)를 활용하여 사용자 정의 오류 타입을 정의하고 에러 처리 코드를 간소화할 수 있다.

3.6. 비동기 프로그래밍

러스트는 async 및 .await 구문을 통해 효율적인 비동기 프로그래밍을 지원한다. 이는 블로킹(blocking) 없이 현재 스레드의 제어를 양보하여 다른 코드가 진행될 수 있도록 하는 방식으로 작동한다.

  • Future: 비동기 작업의 핵심으로, 미래에 사용 가능해질 값을 나타내는 트레이트이다. Poll::Pending (작업 진행 중) 또는 Poll::Ready (작업 완료) 상태를 가진다.
  • async fn: 비동기 함수를 선언하는 키워드로, 반환 값으로 Future를 래핑한다.
  • .await: 비동기 함수 내에서 Future의 완료를 기다리는 키워드이다. .await는 현재 스레드를 블로킹하지 않고, Future가 완료될 때까지 제어를 양보하여 다른 Future들이 실행될 수 있도록 한다.

tokio와 같은 비동기 런타임은 이러한 Future를 관리하고 실행하는 데 필수적이며, 러스트의 비동기 프로그래밍은 콜백 지옥(callback hell)을 없애고 동시 작업을 효율적으로 실행할 수 있게 한다. 이는 특히 I/O 바운드(I/O-bound) 애플리케이션이나 네트워크 서비스에서 높은 성능을 달성하는 데 유용하다.

4. 주요 활용 사례 및 응용 분야

러스트는 뛰어난 성능과 안전성을 바탕으로 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 특히 시스템 프로그래밍 영역에서 두각을 나타낸다.

  • 운영체제 및 임베디드 시스템: 러스트는 저수준 제어 능력을 제공하면서도 메모리 안전성을 보장하므로, 운영체제 커널(예: Redox OS, Linux 커널의 일부) 및 마이크로컨트롤러와 같은 임베디드 시스템 개발에 적합하다. 마이크로소프트는 윈도우 구성 요소에 러스트를 통합하여 보안을 강화하고 있으며, 구글은 안드로이드 및 Fuchsia OS 개발에 러스트를 채택했다.
  • 웹 어셈블리(WebAssembly, WASM): 러스트는 웹 어셈블리(WASM)와 함께 사용될 때 강력한 시너지를 발휘한다. WASM은 웹 브라우저에서 고성능 코드를 실행할 수 있게 하는 기술로, 러스트로 작성된 코드를 WASM으로 컴파일하여 웹 애플리케이션의 성능을 향상시키는 데 활용된다. 클라우드플레어(Cloudflare)는 러스트의 탁월한 웹 어셈블리 지원과 활발한 생태계를 이유로 러스트를 사용한다.
  • 네트워크 서비스 및 백엔드: 러스트는 고성능과 안정성이 요구되는 네트워크 서비스 및 백엔드 개발에 널리 채택되고 있다. 디스코드(Discord)는 성능 개선을 위해 러스트를 사용하고 있으며, 아마존(Amazon)은 AWS Firecracker 마이크로VM에 러스트를 활용한다. 메타(Meta, 구 Facebook) 역시 백엔드 서비스 및 보안 애플리케이션에 러스트를 도입하고 있다.
  • 명령줄 도구(CLI Tools): 러스트는 강력한 타입 시스템, 메모리 안전성, 제로 코스트 추상화를 통해 빠르고 안정적인 명령줄 도구 개발에 탁월한 선택이다. clap, structopt과 같은 크레이트 덕분에 견고한 CLI 도구를 쉽게 만들 수 있다.
  • 블록체인 기술: 솔라나(Solana), 폴카닷(Polkadot)과 같은 여러 블록체인 프로젝트들이 러스트를 기반으로 구축되고 있다. 러스트의 성능과 보안성은 분산 원장 기술의 핵심 요구사항과 잘 부합한다.
  • 데이터 스토리지 및 동기화: 드롭박스(Dropbox)는 데이터 센터 효율성 개선 프로젝트의 일환으로 핵심 파일 스토리지 시스템의 여러 구성 요소를 러스트로 재작성했다.

이 외에도 게임 엔진, 온라인 교육 등 다양한 분야에서 러스트의 채택이 증가하고 있다.

5. 현재 동향 및 주목받는 이유

러스트는 최근 몇 년간 개발자들 사이에서 가장 사랑받는(most loved) 프로그래밍 언어로 꾸준히 선정되고 있으며, 그 인기는 계속해서 상승하고 있다. 2023년 Stack Overflow 개발자 설문조사에서 87%의 개발자가 러스트를 계속 사용하고 싶다고 응답하여 가장 사랑받는 언어 1위를 차지했다. 이러한 동향은 러스트가 단순한 유행을 넘어선 강력한 경쟁력을 가지고 있음을 시사한다.

러스트가 주목받는 주요 이유는 다음과 같다:

  • 탁월한 메모리 안전성: C++와 같은 기존 시스템 언어는 메모리 관리의 자유를 제공하지만, 이는 메모리 누수, 댕글링 포인터, 버퍼 오버플로 등 심각한 보안 취약점과 버그의 원인이 된다. 러스트는 소유권 및 빌림 시스템을 통해 컴파일 시점에 이러한 메모리 관련 오류를 제거하여, 런타임 오버헤드 없이 안전성을 보장한다. 이는 특히 시스템 소프트웨어에서 발생하는 심각한 보안 문제의 약 70%가 메모리 안전성 버그라는 점을 고려할 때 매우 중요하다.
  • 안전한 동시성 프로그래밍: 러스트의 소유권 모델은 메모리 안전성뿐만 아니라 스레드 안전성(thread safety)에도 적용된다. 컴파일러는 데이터 경쟁(data race)을 유발할 수 있는 코드를 거부하며, 공유 가변 상태(shared mutable state)가 필요한 경우 Arc<Mutex<T>>와 같은 스레드 안전 래퍼 사용을 강제하여 동기화를 명시적이고 잊을 수 없게 만든다. 이는 C++에서 복잡한 테스트 도구로도 감지하기 어려운 동시성 버그를 컴파일 시점에 방지한다.
  • C/C++에 필적하는 고성능: 러스트는 가비지 컬렉터나 런타임 없이 네이티브 머신 코드로 컴파일되며, 제로 코스트 추상화(zero-cost abstractions)를 통해 C++와 동등하거나 때로는 능가하는 성능을 제공한다. 컴파일러는 빌림 검사 등으로 인해 컴파일 시간이 다소 길어질 수 있지만, 런타임 성능에는 거의 영향을 미치지 않는다.
  • 현대적인 툴링 및 생태계: 러스트는 통합 패키지 관리자 및 빌드 시스템인 Cargo를 기본으로 제공하여 프로젝트 관리, 의존성 추적, 빌드 프로세스를 간소화한다. 또한 rustfmt(코드 포맷터), clippy(린터) 등 강력한 개발 도구와 우수한 IDE 지원을 통해 개발 생산성을 높인다. Crates.io는 방대한 서드파티 라이브러리(크레이트) 저장소 역할을 한다.
  • 주요 기업의 채택 증가: 마이크로소프트, 아마존, 구글, 메타 등 여러 기술 대기업들이 핵심 인프라 및 시스템에 러스트를 채택하고 있다. 특히 2024년에는 미국 백악관에서 C 및 C++ 대신 러스트와 같은 메모리 안전 언어로 전환할 것을 권고하기도 했다. 리눅스 커널 개발자들도 러스트 모듈을 실험하기 시작했으며, 이는 기반 소프트웨어 구축 방식에 잠재적인 변화를 예고한다.
  • 개발자 피로도 해소: C의 복잡성, 자바의 장황함과 느린 성능, 자바스크립트의 다용성 부족 등 전통적인 언어에 대한 개발자들의 불만이 커지면서, 러스트는 더 깔끔하고 합리적이며 현대적인 대안을 제시한다.

6. 미래 전망

러스트는 높은 성능, 탁월한 안전성, 그리고 활발한 커뮤니티를 바탕으로 차세대 시스템 프로그래밍 언어로서의 잠재력을 확고히 인정받고 있다.

러스트의 지속적인 성장 가능성은 다음과 같은 측면에서 예측할 수 있다:

  • 시스템 프로그래밍의 표준화: 메모리 안전성 버그로 인한 보안 취약점의 심각성이 계속 강조되면서, 러스트와 같은 메모리 안전 언어의 채택은 더욱 가속화될 것이다. 특히 운영체제, 임베디드 장치, 네트워크 인프라와 같이 안정성과 보안이 최우선인 분야에서 러스트의 입지는 더욱 강화될 것으로 예상된다.
  • 다양한 산업 분야로의 확장: 현재 주로 시스템 프로그래밍에 활용되고 있지만, 웹 개발(WebAssembly를 통한 프론트엔드 및 백엔드), 블록체인, 데이터 과학, 게임 개발 등 더 넓은 응용 분야로의 확장이 기대된다. 러스트의 효율성과 다용성은 앱 개발의 품질과 속도를 동시에 높일 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
  • 생태계 및 툴링의 성숙: Cargo, Crates.io와 같은 강력한 툴링과 방대한 라이브러리 생태계는 러스트의 개발 편의성을 지속적으로 향상시킬 것이다. GUI 개발과 같은 아직 상대적으로 부족한 영역에서도 커뮤니티의 노력을 통해 발전이 이루어질 것으로 예상된다.
  • 개발자 커뮤니티의 활성화: 러스트는 “Rustaceans”라고 불리는 열정적이고 포용적인 개발자 커뮤니티를 가지고 있으며, 이는 언어의 지속적인 개선과 학습 리소스 확산에 큰 기여를 할 것이다.
  • C++와의 공존 및 상호 운용성: 러스트가 C++의 모든 영역을 완전히 대체하기보다는, 두 언어가 상호 보완적으로 공존하며 각자의 강점을 발휘할 가능성이 높다. 특히 레거시 시스템과의 호환성이나 극도로 미세한 하드웨어 제어가 필요한 경우 C++가 여전히 강점을 가질 수 있으며, 러스트는 새로운 고성능-안전성 코드베이스 구축에 집중될 것이다.

결론적으로, 러스트는 안전성과 성능이라는 두 마리 토끼를 잡으며 현대 소프트웨어 개발의 새로운 기준을 제시하고 있다. 학습 곡선이 다소 가파르다는 평가도 있지만, 이를 상쇄할 만한 강력한 이점들 덕분에 러스트는 앞으로도 프로그래밍 생태계에서 중요한 역할을 하며 지속적으로 발전해 나갈 것으로 전망된다.

참고 문헌

© 2025 TechMore. All rights reserved. 무단 전재 및 재배포 금지.

동의어:
Rust, 러스트

기사 제보

제보하실 내용이 있으시면 techmore.main@gmail.com으로 연락주세요.