Rust vs Go vs C : benchmarks de performances des bases de données et des applications IoT

Rust : une analyse des performances et de la sécurité via des applications de base de données et IoT

Rust, loué pour son mélange de sécurité et de rapidité [1], se montre de plus en plus prometteur en tant que langage de niveau professionnel [3, 8]. Cependant, l'enquête de 2021 [3] a souligné l'adoption par l'industrie comme une préoccupation majeure (38 %), malgré une augmentation notable de l'utilisation sur le lieu de travail (42 % à 59 %). Cette étude répond directement à cette préoccupation en comparant la mise en œuvre pratique de Rust à C et Go dans deux domaines d'application clés : les bases de données (Redis) et l'IoT (ECHONET Lite).

Méthodologie : Nous avons construit deux applications, reflétant les spécifications en C et Go, pour évaluer l'efficacité et les performances de Rust. L'application de base de données a exploité Redis [19], avec des comparaisons faites avec des implémentations non officielles de Rust [21] et Go [23]. L'application IoT impliquait la mise en œuvre du protocole ECHONET Lite [9], en comparant les implémentations C [11], Go [13], Rust [12] et Python [14].

Évaluation 1 : Application de base de données (Redis)

Cette évaluation a utilisé redis-benchmark pour tester les commandes SET/GET sur l'implémentation officielle de C Redis [19], un sous-ensemble Rust (mini-redis) [21] et un exemple d'implémentation Go (go-redis-server) [ 23]. Les benchmarks ont été exécutés avec 50 threads, 10 000 itérations par exécution. En raison des fonctionnalités limitées de mini-redis, l'évaluation s'est concentrée uniquement sur les performances, en utilisant le 99e centile (p99) comme mesure clé.

Classement des performances : C > Allez > Rouille

Les résultats (affichés graphiquement ci-dessous) indiquent clairement les performances supérieures de C, environ trois fois plus rapides que Go et Rust. Bien que les implémentations de Go et Rust soient des sous-ensembles, la disparité met en évidence les domaines d'optimisation potentielle.

Analyse des performances de Rust : les commandes SET et GET de Rust étaient respectivement 28 % et 41 % plus lentes que C, et nettement plus lentes que Go (78 % et 88 % plus lentes, respectivement). Cela peut être attribué à l'optimisation incomplète de la bibliothèque Tokio [20], utilisée par mini-redis. De plus, le recours à des composants de bibliothèque standard tels que HashMap [17] peut avoir un impact sur les performances.

Analyse des performances de Go : Go-redis de Go a étonnamment bien fonctionné, dépassant considérablement les performances de Rust tout en restant compétitif par rapport à C. La simplicité de l'implémentation du serveur go-redis, s'appuyant uniquement sur la bibliothèque standard, suggère un potentiel d'optimisation supplémentaire.

Évaluation 2 : Application IoT (ECHONET Lite)

Cette évaluation a comparé l'efficacité et les performances de la mise en œuvre des implémentations client-serveur ECHONET Lite [9] sur C, Go, Rust et Python. Les implémentations partageaient une conception commune, avec quelques variations fonctionnelles selon les langages (voir la figure ci-dessous).

Efficacité de mise en œuvre (LOC) : Python > Rouille ≈ Aller > C

L'analyse des lignes de code (LOC) à l'aide de Tokei [16] a révélé l'efficacité de Python, suivi de près par Rust et Go, le C nécessitant le plus de code. (Remarque : le code généré automatiquement a été exclu.)

Analyse de l'implémentation de Rust : le nombre de LOC de Rust, comparable à celui de Go, reflète la complexité inhérente du langage et les défis auxquels les développeurs sont confrontés avec le compilateur et sa sémantique stricte [5]. Les limitations dans la gestion des caractéristiques et de la durée de vie ont entraîné des compromis de conception.

Analyse de l'implémentation de C : le nombre élevé de LOC de C provient de l'inclusion de bibliothèques autonomes et de wrappers pour la portabilité.

Analyse de l'implémentation de Go : l'efficacité de Go est attribuée à sa mise en œuvre simple et à sa riche bibliothèque standard, permettant une traduction directe de la conception C.

Analyse de l'implémentation de Python : le faible LOC de Python reflète la flexibilité et la concision du langage.

Classement des performances : Aller > C> Rouille > Python

Les performances ont été mesurées à l'aide de la commande time, exécutant 10 000 itérations de l'interaction contrôleur-objet ECHONET Lite. Go a démontré des performances supérieures, dépassant considérablement C, Rust et Python.

Analyse des performances de Rust : les performances de Rust étaient à la traîne par rapport à Go et C, potentiellement en raison des limitations des composants de bibliothèque standard tels que HashMap et Mutex, et des contraintes imposées par UDPSocket.

Analyse des performances C : alors que C excellait en termes de temps utilisateur, son temps système était nettement supérieur à celui de Go et Rust, suggérant des domaines potentiels d'optimisation.

Analyse des performances de Go : les performances supérieures de Go mettent en évidence son efficacité dans la gestion des communications UDP asynchrones.

Analyse des performances de Python : les performances de Python étaient nettement inférieures à celles des autres langages.

Conclusion

Du point de vue du « Better C », Go apparaît comme un successeur solide, dépassant potentiellement même Objective-C. Rust, tout en offrant sécurité et rapidité, présente des défis en termes de productivité, d'interopérabilité et de flexibilité de programmation. Sa nature gourmande en compilateur et ses limites dans l’exploitation des actifs existants entravent son adoption. L'efficacité de mise en œuvre et les performances stables de Go en font un choix robuste pour les applications à usage général. Une enquête plus approfondie sur les goulots d'étranglement des performances identifiés dans Rust, C et Go est justifiée.

[1] - [27] : Références telles que fournies dans le texte original.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!