随着汽车逐步从机械产品转变为软件定义的移动终端,软件质量和网络安全成为决定产品可信赖性与品牌信誉的核心要素。Rust 作为一门强调内存安全与并发安全的系统级编程语言,近几年在嵌入式与云端领域快速扩散。沃尔沃汽车(Volvo Cars)最近一项成功的 Rust 试点,为业界提供了有说服力的实践样本:一支小团队将 Rust 应用于车载低功耗处理器(low-power processor),并将成果量产于 SPA2 与 SPA3 平台的多款车型。这个案例既反映了语言本身的技术优势,也揭示了在汽车行业推广 Rust 时需要应对的工程与合规挑战。 为什么要在汽车里使用 Rust 汽车如今集成了大量传感器、联网能力与高性能计算单元。软件错误不仅会影响用户体验,更可能带来功能失效乃至安全风险。
传统系统语言如 C、C++ 虽然性能优秀,但内存安全问题长期困扰行业,导致难以根治的悬而未决的 bug 长尾。Rust 通过所有权(ownership)、借用(borrowing)与类型系统在编译期捕获许多内存和并发错误,大幅减少运行时不确定性和未定义行为。对于强调安全与可证的汽车软件,Rust 能把许多潜在问题移到编译阶段解决,从而缩短调试周期、降低后期维护成本、提高代码质量。 沃尔沃试点的选择与策略 沃尔沃的试点团队并非贸然从汽车的关键控制路径开始,而是选择了一颗"低风险且技术上可行"的试验点:低功耗处理器(Cortex-M4 类 MCU),负责电源管理与唤醒逻辑,业务层面并非直接执行驾驶控制,因此不属于最严格的功能安全等级。这个选择体现了在大型汽车企业推进新技术的经典策略:在非安全关键但真实运行于车辆的模块上验证技术可行性与工程流程。项目起步时的技术约束也很现实:早期很多车用芯片、操作系统和工具链对 Rust 的支持有限,沃尔沃团队通过隔离测试硬件、自己搭建验证平台、设计可追溯的测试矩阵,逐步把 Rust 代码推向量产。
工程与合规的实际挑战 汽车软件的开发不仅是代码的实现,还包含大量与安全标准、工具链合规、长期支持相关的工程工作。ISO 26262 等汽车功能安全标准对工具(包括编译器、构建链)的合规性有明确要求。编译器需要被证明在长期生命周期内的可靠性,且应具备误编译检测与足够的可追溯性。早期的 Rust 在这方面仍然缺乏成熟的供应链支持,但近几年情况发生了明显变化:越来越多的芯片厂商与操作系统供应商扩展了对 Rust 的支持,QNX、Linux 内核及用户态、ARM、RISC-V、Infineon Tricore 等生态逐步完善,供应商开始提供可用于安全认证的工具链。 另一个显著挑战在于测试与验证。低功耗处理器通常作为更大核心计算单元的一部分,直接在整车上做端到端测试既复杂又难以定位问题。
沃尔沃团队为此设计了专用测试夹具和探针,能够在隔离环境中模拟车内各种信号与干扰,实现对 MCU 行为的全面覆盖测试。与此同时,汽车行业对需求、代码与测试之间的可追溯性有严格要求,团队还需要建立或改造已有的追踪与证明流程,使 Rust 项目符合企业内部审计与外部认证的期望。 实践效果与组织反应 沃尔沃的试点结果令人鼓舞。参与该 ECU 研发的约八名工程师把项目从概念推进到量产,并成功装车到 EX90、Polestar 3 等车型。团队报告显示 Rust 带来了更高的开发效率与更少的外部测试缺陷,测试团队在后期发现的问题显著减少。管理层与其他团队开始对 Rust 表现出兴趣,但沃尔沃并未选择全面抛弃既有代码,而是采取渐进式扩展策略:在合适的子系统中优先采用 Rust,同时吸纳愿意学习的 C/C++ 背景工程师加入。
如何在汽车企业内部推动 Rust 从沃尔沃的经验可以归纳出一套可供参考的路径。首先,从非安全关键或辅助性模块开始试点,例如低功耗管理、诊断工具、后台服务或车内娱乐子系统,这类模块既能真实运行在车辆中,又不会立即触及最高等级的安全合规门槛。其次,建立跨职能团队,包含系统架构、软件工程、测试与功能安全专家,确保从一开始就考虑到后续认证与审计需求。第三,构建或采购合规的工具链与验证手段,关注长期维护性与厂商支持。第四,制定培训与迁移计划,优先招募愿意学习的嵌入式工程师,将 C/C++ 的嵌入式知识与 Rust 的所有权模型结合起来,逐步形成团队能力。 Rust 在汽车栈中的技术要点 内存安全是 Rust 的核心卖点,但其它特性也为汽车软件带来直接收益。
强类型系统和零成本抽象可以让工程师在编译时表达更复杂的协议与不变性约束,减少运行时检查;所有权机制天然适合控制资源生命周期,对于受限硬件如 MCU 来说尤为重要;Rust 的并发模型和 Send/Sync 等 trait 允许更安全地构建多线程或异步逻辑,从根本上降低死锁和数据竞争的概率。此外,Rust 与 C 的互操作性良好,允许通过 FFI 渐进式地将关键模块重写为 Rust,而保留与现有 C/C++ 代码的集成。 生态与工具链的演进 2018 年沃尔沃开始探索 Rust 时,车载芯片与操作系统对 Rust 的支持非常有限,几乎只有少数 MCU 平台可用。到今天,生态已经显著成熟。主流厂商和 OS 提供商逐步开放对 Rust 的支持,LLVM 的广泛应用也使得 Rust 编译目标扩展得更快。安全合规方面,已有厂商开始提供能用于 ISO 26262 路径的工具链和证明材料。
与此同时,社区项目也在为嵌入式与汽车级需求补齐库与驱动,提升可复用性与工程效率。 局限与现实的权衡 尽管优势明显,Rust 并非万能。其学习曲线对传统 C/C++ 工程师存在挑战,复杂类型与生命周期的设计有时会带来"类型方块拼图"的开发体验。此外,某些特定的车规芯片或老旧 ECU 仍可能缺乏原生支持,短期内无法替换现有堆栈。在功能安全与法规合规上,Rust 项目需要额外投入来证明工具链与运行时行为满足长期维护与可追溯性需求。最后,企业文化与流程也决定了技术能否落地:沃尔沃的共识文化与多国人才背景为试点成功提供了制度支持,但并非所有组织都具备相同条件。
人才与招聘视角 沃尔沃的做法并不强求入职时必须有 Rust 背景,而是更看重嵌入式开发经验、愿意学习与谦虚好学的态度。许多加入团队的工程师原先以 C 或 C++ 为主,通过实践很快适应了 Rust 的开发范式。对于希望在汽车行业推动 Rust 的公司来说,招聘策略可以侧重于有嵌入式或低层系统经验的工程师,同时在内部建立培训路径与代码审查文化,加速技术扩散。 面向未来的愿景 汽车行业正在经历电气化与自动化两大潮流。中央算力日益集中(例如 NVIDIA DRIVE Orin 等平台),而边缘控制单元却仍然需要高可靠、低功耗的实现手段。Rust 在这一生态中既可以作为边缘 MCU 的可靠实现语言,也适用于一些中间件与服务级别的模块。
随着更多汽车厂商与供应商加入到 Rust 支持行列,工具链、库和认证资料的完善将进一步降低采用门槛。长期来看,Rust 有望在保证性能的同时,显著提升软件的可证明性与可维护性,从而改变车载软件的工程实践。 给工程团队的建议 对于准备开始尝试 Rust 的汽车团队,建议采取渐进式、工程化的路径:选择合适的试点目标,确保跨职能合作,建立可重复的测试平台,关注工具链与安全合规的证据链,投入培训并利用 C/Rust 混合开发的过渡方式。社区贡献与与供应商协作也会显著加速进展,企业可以通过参与标准化讨论与开源驱动,使生态变得更健康。 结语 沃尔沃的低功耗 ECU 试点是 Rust 在汽车行业从探索走向工程化的有力证明。它显示了通过审慎选择试点、构建工程能力与兼顾合规要求,现代汽车厂商可以在不冒险基本安全性的前提下,利用 Rust 带来的质量与效率提升。
随着生态成熟与工具链合规路径的建立,Rust 可能成为汽车软件栈中不可或缺的一环,助力更多厂商在电动化与自动化浪潮中交付更可靠、更安全的软件定义车辆。 。
