IoT の複雑さは、わずか数年前と比べて大幅に増加しています。 IoT 分野は、かつては主に C++ プログラミングの分野、特に小型のマイクロコントローラーやデバイス向けでしたが、現在はパラダイム シフトを目の当たりにしています。開発者はますます、次のような高水準言語に目を向けるようになっています。 Javascriptを Python、または IoT 開発における新しい競合者 Rust。この移行は、より複雑なタスクの迅速な開発と実行に対応する方向の推進を反映しています。しかし、この変化には課題や限界がないわけではありません。

プログラミングの世界では比較的新しいプレーヤーである Rust に参入してみましょう。 2015 年に正式に導入された Rust は、明確な目標を持って設計されました。それは、C や C++ などの従来の言語の速度と効率を提供しながら、高水準言語に一般的に関連付けられているメモリの安全性と迅速な開発の利点を組み込むことです。 Rust のプログラミング分野への参入は、IoT 分野にとって特にタイムリーで関連性があります。

この記事では、現在人気の IoT 言語である Javascript と Python から Rust に移行することで得られる潜在的なメリットについて詳しく説明します。私たちは、IoT デバイス固有の制約や要求に取り組んでいるチームに包括的な分析を提供することを目指しています。私たちのディスカッションでは、Rust の独自の機能が IoT 開発で直面する主要な課題のいくつかにどのように対処できるかを検討します。。 Aそして、それが IoT 専門家にとって次の大きな一歩となる可能性がある理由。

経歴

Javascript と Python は現在、IoT 開発環境で最も人気のある高級言語として君臨しています。それぞれが独自の強みをもたらし、特定のユースケースに対応するため、幅広い IoT アプリケーションにとって好ましい選択肢となっています。

IoTにおけるJavaScriptの進化

もともと Web ブラウザー用に設計された Javascript は、2011 年の NodeJS の登場により大きな変革を遂げました。Google の V8 Javascript エンジン上に構築された NodeJS は、JavaScript の機能を Web ブラウザーを超えてサーバーサイドおよびデバイスレベルのプログラミングの領域に拡張しました。

その主な利点には、高速なコンパイル、大規模で活発な開発者コミュニティ、そして使いやすさが含まれます。これらの属性により、NodeJS 経由の JavaScript は、リアルタイム データ処理やネットワーク化されたアプリケーションを必要とする IoT プロジェクトで人気の選択肢となっています。

IoTにおけるPythonの役割

Python は、JavaScript とは対照的に、Web ブラウザーに限定されるものではなく、より広範なアプリケーション向けに当初から設計されています。この言語は、そのシンプルさと読みやすさのおかげで、さまざまな技術分野で主要な言語として浮上しました。 IoT デバイス メーカーによる Python の普及は特に注目に値します。

そのシンプルさにより、小型マイクロコントローラーや複雑な IoT システムでのタスクのスクリプト作成と自動化に優れたツールとなります。さらに、Python で利用できる広範なライブラリとフレームワークにより、IoT アプリケーションの開発が大幅に容易になります。。これらのr単純なセンサー監視から複雑なデータ分析まで幅広く対応します。

Rustの紹介

一方、Rust は異なるパラダイムを提示します。システム プログラミング言語として考えられた Rust は、C や C++ などの低レベル言語に典型的なパフォーマンスと制御を提供しますが、安全性と同時実行性に重点が置かれています。

Rust の設計はメモリの安全性を優先し、パフォーマンスを犠牲にすることなく他のシステム プログラミング言語に見られる一般的なバグを排除することを目指しています。この機能は、信頼性と効率が最優先される IoT において特に重要です。

さらに、Rust の最新の言語機能は、堅牢でスケーラブルな IoT アプリケーションの開発をサポートします。。 この MAKes これは、高いパフォーマンスと信頼性を要求する IoT システムにとって魅力的なオプションです。

Rust の IoT 分野への参入は、既存の言語の代替手段を提供するだけではありません。それは、増大する IoT システムの複雑さと需要に対処することです。 IoT デバイスがより高度になり、より広範囲の機能を網羅し、ネットワークや他のデバイスとより複雑に接続するにつれて、そのような複雑さを効率的かつ安全に処理できる言語の必要性がますます重要になります。

Rust は、パフォーマンス、安全性、最新言語機能のユニークな組み合わせにより、次世代の IoT 開発の興味深いオプションとして位置付けられています。

福利厚生

パフォーマンスと効率性

システム言語である Rust は、C などの確立された言語と同等、場合によってはそれを超えるパフォーマンスを提供します。低レベルの制御と高レベルの利便性を組み合わせた設計により、開発者は永続的な接続などの機能を実装できます。 C/C++ よりも効率的かつ直接的に WebSocket に接続できます。 Rust の設計におけるこのシンプルさとパワーの融合には、目に見える利点があります。

調査によると、主要な IoT アプリケーションを NodeJS から Rust に移行すると、リソース使用量が大幅に削減される可能性があります。たとえば、ある実装では、Rust への移行後、メモリ使用量が約 50% 削減され、CPU オーバーヘッドが 75% 削減されました。

メモリの安全性

システム言語として、Rust はガベージ コレクターのオーバーヘッドなしで動作します。これは、多くの高級言語で一般的な機能です。ただし、メモリ管理を開発者の手に完全に委ねる他の低レベル言語とは異なり、Rust とそのコンパイラは実質的な支援を提供します。

これにより、「安全な」メモリ管理が実現し、メモリ アクセスに関連するさまざまなバグや脆弱性から保護されます。 Rust でもメモリ リークが発生する可能性は依然としてありますが、従来のシステム言語に比べて、不注意でメモリ リークが発生することは大幅に困難です。

同時実行モデル

Rust の同時実行性へのアプローチは、次の原則に要約されています。大胆不敵な同時実行性”。このモデルは 2 つの主要なコンポーネントに基づいています。 1 つ目は、スレッドが安全に通信できるようにする安全なメッセージング チャネルです。 2 番目の側面は、同時コンテキストでのメモリ管理を中心に展開します。開発者はスレッド間でどのメモリを共有するかを選択でき、Rust はデフォルトでメモリに依存しないスレッドの使用を推奨します。このモデルは、堅牢な安全性保証を提供するだけでなく、アプリケーション開発者による広範なカスタマイズと拡張も可能にします。

エネルギー効率

エネルギー効率は IoT デバイスにとって重要な要素であり、Rust はこの分野で優れています。 勉強 さまざまな言語のエネルギー使用量を比較するミノ大学の実施によると、Rust のエネルギー消費量は「Python よりも 98% 効率的」であることがわかりました。

このレベルの効率は、デバイスが限られた電源で動作することが多く、エネルギー効率がデバイスの寿命と運用コストに直接影響を与える可能性がある IoT コンテキストにおいて特に重要です。

課題

学習曲線

Rust は、特にシステム プログラミングに慣れていない人にとって、学習曲線が急であることで有名です。メモリやカーネルなどのシステム レベルのリソースとの密接な相互作用と、C などの言語にはない独自のメモリ管理システムとの組み合わせにより、初心者にとっては基本的なタスクでさえ困難になる可能性があります。他のシステム言語の経験は役に立ちますが、Rust の複雑さを習得するには献身的な努力が必要です。

開発者の可用性

2015 年に導入された Rust は開発者の満足度で高く評価されているにもかかわらず、高等教育では広く教えられていません。このため、より確立された言語と比較して、Rust 開発者のプールが比較的小さくなります。経験豊富な Rust プログラマを見つけることは、この言語への移行を検討しているチームにとってハードルとなる可能性があります。

開発スピード

Rust での開発速度は、開発者の言語への精通度に大きく影響されます。 Rust は堅牢なメモリの安全性を保証しますが、これは多くの場合、プロトタイピング プロセスを遅くする可能性がある厳密なコンパイラに対処することを意味します。 Rust を初めて使用する開発者は、コンパイラの厳格な安全性チェックを通過する際に、開発速度が妨げられる可能性があります。

リソースの可用性

比較的新しい言語である Rust のライブラリ エコシステムはまだ成長段階にあります。のような注目すべきツールがありますが、 大使館 組み込みシステム用、およびインターフェース用 Rustを他の言語で実行する (FFI)、純粋な Rust ライブラリの範囲はある程度制限されています。エコシステムは積極的に開発されていますが、現在、より成熟した言語で利用できる実証済みの制作ツールが不足しています。

まとめ

結論として、IoT デバイス プログラミングにおける NodeJS や Python などの高級言語から Rust への移行は、説得力のあるケースを示しています。 Rust はパフォーマンス効率の点で際立っており、IoT デバイスのリソースに制約のある環境では不可欠な、金属に近い実行速度を提供します。

メモリ安全機能と同時実行性への最新のアプローチにより堅牢性と信頼性が提供され、IoT 開発における主要な懸念事項に対処します。さらに、Rust の優れたエネルギー効率により、電力に敏感な IoT アプリケーションにとって理想的な選択肢となります。

成長する Rust コミュニティとエコシステムにより、この言語にさらなる魅力が加わります。大手テクノロジー企業からのサポートの増加、豊富なライブラリとフレームワーク、貢献者と教育リソースの拡大により、Rust は IoT 業界の進化するニーズを満たす有利な立場にあります。

IoT 開発における Rust への移行には課題が伴いますが、特に急峻な学習曲線と、IoT における NodeJS と Python の現在の優位性など、パフォーマンス、安全性、効率性の点で Rust の長期的なメリットは否定できません。

IoT プロフェッショナルにとって、Rust を採用することは、技術の進歩に遅れをとらないだけでなく、急速に進化する分野で先を行くことも意味します。 IoT 環境の複雑さと規模が拡大し続ける中、Rust は検討する価値のある、堅牢かつ効率的で将来性のあるプログラミング ソリューションを提供します。

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• 情報源： https://www.iotforall.com/rust-bridging-the-gap-in-high-level-language-iot-innovation