لقد نما التعقيد في إنترنت الأشياء بشكل ملحوظ مقارنة بما كان عليه قبل بضع سنوات فقط. إن مجال إنترنت الأشياء، الذي كان في الغالب مجال برمجة C++، وخاصة بالنسبة لوحدات التحكم الدقيقة والأجهزة الصغيرة، يشهد الآن تحولًا نموذجيًا. يتجه المطورون بشكل متزايد إلى اللغات ذات المستوى الأعلى مثل Javascript وPython، أو المنافس الجديد Rust في تطوير إنترنت الأشياء. يعكس هذا التحول دفعة نحو استيعاب التطور السريع وتنفيذ المهام الأكثر تعقيدًا. ومع ذلك، فإن هذا التحول لا يخلو من التحديات والقيود.
أدخل Rust، وهو لاعب جديد نسبيًا في عالم البرمجة. تم تقديم Rust رسميًا في عام 2015، وقد تم تصميمه بهدف واضح: توفير سرعة وكفاءة اللغات التقليدية مثل C وC++، مع دمج مزايا سلامة الذاكرة والتطور السريع المرتبط عادةً باللغات ذات المستوى الأعلى. يأتي دخول Rust إلى ساحة البرمجة في الوقت المناسب بشكل خاص وهو ذو صلة بقطاع إنترنت الأشياء.
في هذه المقالة، سنتعمق في الفوائد المحتملة للانتقال من لغات إنترنت الأشياء الشائعة حاليًا مثل Javascript وPython إلى Rust. نحن نهدف إلى تقديم تحليل شامل للفرق التي تتصارع مع القيود والمتطلبات الفريدة لأجهزة إنترنت الأشياء. سوف تستكشف مناقشتنا كيف يمكن لميزات Rust الفريدة أن تعالج بعض التحديات الأساسية التي تواجه تطوير إنترنت الأشياء. Aولماذا قد تكون الخطوة الكبيرة التالية للأمام بالنسبة لمحترفي إنترنت الأشياء.
خلفيّة
تعتبر Javascript وPython حاليًا أكثر اللغات عالية المستوى شيوعًا في مجال تطوير إنترنت الأشياء. تتمتع كل واحدة منها بنقاط قوة فريدة وتلبي حالات استخدام محددة، مما يجعلها الاختيارات المفضلة لمجموعة واسعة من تطبيقات إنترنت الأشياء.
تطور جافا سكريبت في إنترنت الأشياء
تم تصميم Javascript في الأصل لمتصفحات الويب، وقد خضعت لتحول كبير مع ظهور NodeJS في عام 2011. وقد تم إنشاء NodeJS فوق محرك Google V8 Javascript، مما أدى إلى توسيع قدرات Javascript إلى ما هو أبعد من متصفحات الويب إلى عالم البرمجة على جانب الخادم وعلى مستوى الجهاز.
تشمل مزاياه الرئيسية التجميع السريع ومجتمع المطورين الكبير والنشط وسهولة الاستخدام. جعلت هذه السمات Javascript عبر NodeJS خيارًا شائعًا لمشاريع إنترنت الأشياء التي تتطلب معالجة البيانات في الوقت الفعلي وتطبيقات الشبكة.
دور بايثون في إنترنت الأشياء
تم تصميم بايثون، على عكس جافا سكريبت، منذ بدايتها لتطبيقات أوسع، وليس مقتصرة فقط على متصفحات الويب. لقد برزت كلغة رائدة عبر مختلف المجالات التكنولوجية، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى بساطتها وسهولة قراءتها. إن اعتماد Python على نطاق واسع من قبل الشركات المصنعة لأجهزة إنترنت الأشياء جدير بالملاحظة بشكل خاص.
إن بساطتها تجعلها أداة ممتازة للبرمجة النصية وأتمتة المهام في وحدات التحكم الدقيقة الصغيرة وأنظمة إنترنت الأشياء المعقدة. علاوة على ذلك، فإن المكتبات والأطر الشاملة المتوفرة في لغة Python تسهل بشكل كبير تطوير تطبيقات إنترنت الأشياء. هذه صتتراوح من مراقبة أجهزة الاستشعار البسيطة إلى تحليل البيانات المعقدة.
إدخال الصدأ
من ناحية أخرى، يقدم روست نموذجًا مختلفًا. نظرًا لكونها لغة برمجة أنظمة، توفر Rust الأداء والتحكم النموذجي للغات ذات المستوى الأدنى مثل C وC++، ولكن مع التركيز القوي على الأمان والتزامن.
يعطي تصميم Rust الأولوية لسلامة الذاكرة، بهدف القضاء على الأخطاء الشائعة الموجودة في لغات برمجة الأنظمة الأخرى دون التضحية بالأداء. تعتبر هذه الميزة بالغة الأهمية بشكل خاص في إنترنت الأشياء، حيث تعد الموثوقية والكفاءة أمرًا بالغ الأهمية.
بالإضافة إلى ذلك، تدعم ميزات اللغة الحديثة لـ Rust تطوير تطبيقات إنترنت الأشياء القوية والقابلة للتطوير. هذا MAKes إنه خيار مقنع لأنظمة إنترنت الأشياء التي تتطلب الأداء العالي والموثوقية.
إن دخول Rust إلى مجال إنترنت الأشياء لا يقتصر فقط على تقديم بديل للغات الموجودة؛ يتعلق الأمر بمعالجة التعقيد والمتطلبات المتزايدة لأنظمة إنترنت الأشياء. نظرًا لأن أجهزة إنترنت الأشياء أصبحت أكثر تطوراً، وتشمل نطاقًا أوسع من الوظائف وتتصل بشكل أكثر تعقيدًا بالشبكات والأجهزة الأخرى، فإن الحاجة إلى لغة يمكنها التعامل مع هذا التعقيد بكفاءة وأمان أصبحت ذات أهمية متزايدة.
إن مزيج Rust الفريد من الأداء والسلامة وميزات اللغة الحديثة يضعه كخيار مثير للاهتمام للجيل القادم من تطوير إنترنت الأشياء.
المميزات
الأداء والكفاءة
توفر Rust، باعتبارها لغة أنظمة، أداءً يتساوى مع أداء اللغات المعروفة مثل لغة C، بل ويتجاوزها في بعض الأحيان. ويمكّن تصميمها، الذي يجمع بين التحكم منخفض المستوى ووسائل الراحة عالية المستوى، المطورين من تنفيذ ميزات مثل الاتصالات المستمرة إلى WebSockets بشكل أكثر كفاءة ومباشرة من C/C++. هذا المزيج من البساطة والقوة في تصميم Rust له فوائد ملموسة.
تشير الأبحاث إلى أن نقل تطبيق إنترنت الأشياء الرئيسي من NodeJS إلى Rust يمكن أن يؤدي إلى تخفيضات كبيرة في استخدام الموارد. على سبيل المثال، أظهر أحد التطبيقات انخفاضًا بنسبة 50 بالمائة تقريبًا في استخدام الذاكرة وانخفاضًا بنسبة 75 بالمائة في حمل وحدة المعالجة المركزية بعد الترحيل إلى Rust.
سلامة الذاكرة
باعتبارها لغة أنظمة، تعمل Rust دون تحمل عبء أداة تجميع البيانات المهملة، وهي سمة شائعة في العديد من اللغات عالية المستوى. ومع ذلك، على عكس اللغات الأخرى ذات المستوى المنخفض التي تترك إدارة الذاكرة بالكامل في أيدي المطورين، فإن Rust ومترجمها يقدمان مساعدة كبيرة.
وينتج عن ذلك إدارة ذاكرة "آمنة"، وحماية ضد الأخطاء ونقاط الضعف المختلفة المرتبطة بالوصول إلى الذاكرة. في حين أن تسرب الذاكرة لا يزال ممكنًا في Rust، إلا أنه من الصعب جدًا إدخاله عن غير قصد مقارنة بلغات الأنظمة التقليدية.
نموذج التزامن
يتم تضمين نهج Rust في التزامن في مبدأ "التزامن بلا خوف". يرتكز هذا النموذج على عنصرين رئيسيين. الأول هو قنوات المراسلة الآمنة التي تمكن سلاسل الرسائل من التواصل بأمان. الجانب الثاني يدور حول إدارة الذاكرة في سياق متزامن. يمكن للمطورين اختيار الذاكرة التي تتم مشاركتها بين سلاسل العمليات، وبشكل افتراضي، يشجع Rust على استخدام سلاسل رسائل مستقلة عن الذاكرة. لا يوفر هذا النموذج ضمانات أمان قوية فحسب، بل يسمح أيضًا بالتخصيص والتوسيع الشامل بواسطة مطوري التطبيقات.
كفاءة إستهلاك الطاقة
تعتبر كفاءة الطاقة عاملاً حاسماً في أجهزة إنترنت الأشياء، وتتفوق شركة Rust في هذا المجال. دراسة وجدت دراسة أجرتها جامعة مينهو لمقارنة استخدامات الطاقة لمختلف اللغات أن استهلاك الطاقة في Rust يمكن أن يكون "أكثر كفاءة بنسبة 98 بالمائة من Python".
يعد هذا المستوى من الكفاءة مهمًا بشكل خاص في سياقات إنترنت الأشياء حيث تعمل الأجهزة غالبًا بمصادر طاقة محدودة وحيث يمكن أن تؤثر كفاءة الطاقة بشكل مباشر على طول عمر الأجهزة وتكاليف تشغيلها.
التحديات
منحنى التعلم
تشتهر شركة Rust بمنحنى التعلم الحاد، خاصة بالنسبة لأولئك الذين لم يعتادوا على برمجة الأنظمة. إن تفاعلها الوثيق مع الموارد على مستوى النظام مثل الذاكرة والنواة، جنبًا إلى جنب مع أنظمة إدارة الذاكرة الفريدة غير الموجودة في لغات مثل C، يمكن أن يجعل حتى المهام الأساسية صعبة بالنسبة للقادمين الجدد. على الرغم من أن الخبرة السابقة في لغات الأنظمة الأخرى مفيدة، إلا أن تعقيدات Rust تتطلب جهدًا مخصصًا لإتقانها.
توفر المطور
على الرغم من حصوله على تقييم عالٍ من حيث رضا المطورين، إلا أن Rust، الذي تم تقديمه في عام 2015، لا يتم تدريسه على نطاق واسع في التعليم العالي. يساهم هذا في وجود مجموعة أصغر نسبيًا من مطوري Rust مقارنة باللغات الأكثر رسوخًا. قد يكون العثور على مبرمجين ذوي خبرة في Rust عقبة أمام الفرق التي تتطلع إلى الانتقال إلى هذه اللغة.
سرعة التطوير
تتأثر سرعة التطوير في Rust بشكل كبير بإلمام المطور باللغة. على الرغم من أن Rust يضمن أمانًا قويًا للذاكرة، إلا أن هذا يعني غالبًا التعامل مع مترجم صارم يمكنه إبطاء عملية إنشاء النماذج الأولية. قد يجد المطورون الجدد في Rust أن سرعة التطوير لديهم معيقة أثناء تنقلهم عبر فحوصات السلامة الصارمة للمترجم.
توافر الموارد
باعتبارها لغة جديدة نسبيًا، لا يزال النظام البيئي لمكتبة Rust في مرحلة النمو. في حين أن هناك أدوات ملحوظة مثل سفارة للأنظمة المدمجة، والواجهات لـ تنفيذ الصدأ بلغات أخرى (FFI)، نطاق مكتبات Rust النقية محدود إلى حد ما. يتطور النظام البيئي بشكل نشط، لكنه يفتقر حاليًا إلى عمق أدوات الإنتاج المثبتة والمتوفرة بلغات أكثر نضجًا.
وفي الختام
في الختام، فإن الانتقال من اللغات عالية المستوى مثل NodeJS وPython إلى Rust في برمجة أجهزة إنترنت الأشياء يمثل حالة مقنعة. تتميز Rust بكفاءة أدائها، حيث توفر سرعات تنفيذ قريبة من المعدن والتي تعتبر بالغة الأهمية في بيئة محدودة الموارد لأجهزة إنترنت الأشياء.
توفر ميزات أمان الذاكرة والنهج الحديث للتزامن المتانة والموثوقية، مما يعالج المخاوف الرئيسية في تطوير إنترنت الأشياء. علاوة على ذلك، فإن كفاءة الطاقة المذهلة التي يتميز بها Rust تجعله خيارًا مثاليًا لطبيعة تطبيقات إنترنت الأشياء الحساسة للطاقة.
يضيف مجتمع Rust المتنامي والنظام البيئي طبقة أخرى من الجاذبية لهذه اللغة. مع الدعم المتزايد من شركات التكنولوجيا الكبرى، ومجموعة غنية من المكتبات وأطر العمل، وقاعدة موسعة من المساهمين والموارد التعليمية، تتمتع Rust بمكانة جيدة لتلبية الاحتياجات المتطورة لصناعة إنترنت الأشياء.
في حين أن الانتقال إلى Rust في تطوير إنترنت الأشياء يأتي مع تحديات، لا سيما منحنى التعلم الحاد والهيمنة الحالية لـ NodeJS وPython في إنترنت الأشياء، فإن فوائد Rust على المدى الطويل من حيث الأداء والسلامة والكفاءة لا يمكن إنكارها.
بالنسبة لمحترفي إنترنت الأشياء، فإن تبني Rust لا يعني فقط مواكبة التقدم التكنولوجي ولكن أيضًا البقاء في المقدمة في مجال سريع التطور. مع استمرار نمو مشهد إنترنت الأشياء من حيث التعقيد والحجم، تقدم Rust حلاً برمجيًا قويًا وفعالًا ومقاومًا للمستقبل ويستحق الاهتمام.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.iotforall.com/rust-bridging-the-gap-in-high-level-language-iot-innovation
