Rust vs Go vs C: Pangkalan Data dan Penanda Aras Prestasi Aplikasi IoT

Karat: Analisis Prestasi dan Keselamatan Melalui Pangkalan Data dan Aplikasi IoT

Karat, dipuji kerana gabungan keselamatan dan kepantasannya [1], menunjukkan peningkatan yang menjanjikan sebagai bahasa gred profesional [3, 8]. Walau bagaimanapun, tinjauan 2021 [3] menekankan penggunaan industri sebagai kebimbangan utama (38%), walaupun terdapat peningkatan ketara dalam penggunaan tempat kerja (42% hingga 59%). Kajian ini secara langsung menangani kebimbangan ini dengan membandingkan pelaksanaan praktikal Rust terhadap C dan Go dalam dua domain aplikasi utama: pangkalan data (Redis) dan IoT (ECHONET Lite).

Metodologi: Kami membina dua aplikasi, pencerminan spesifikasi dalam C dan Go, untuk menilai kecekapan dan prestasi Rust. Aplikasi pangkalan data memanfaatkan Redis [19], dengan perbandingan dibuat terhadap pelaksanaan Rust [21] dan Go [23] tidak rasmi. Aplikasi IoT melibatkan pelaksanaan protokol ECHONET Lite [9], membandingkan pelaksanaan C [11], Go [13], Rust [12] dan Python [14].

Penilaian 1: Aplikasi Pangkalan Data (Redis)

Penilaian ini menggunakan redis-benchmark untuk menguji arahan SET/GET pada pelaksanaan C Redis rasmi [19], subset Rust (mini-redis) [21] dan pelaksanaan sampel Go (go-redis-server) [ 23]. Penanda aras dijalankan dengan 50 utas, 10,000 lelaran setiap larian. Disebabkan oleh fungsi mini-redis yang terhad, penilaian tertumpu semata-mata pada prestasi, menggunakan persentil ke-99 (p99) sebagai metrik utama.

Kedudukan Prestasi: C > Pergi > Karat

Keputusan (ditunjukkan secara grafik di bawah) jelas menunjukkan prestasi unggul C, kira-kira tiga kali lebih pantas daripada Go dan Rust. Walaupun kedua-dua pelaksanaan Go dan Rust adalah subset, perbezaan itu menyerlahkan bidang untuk potensi pengoptimuman.

Analisis Prestasi Karat: Perintah SET dan GET Rust masing-masing adalah 28% dan 41% lebih perlahan daripada C, dan jauh lebih perlahan daripada Go (masing-masing 78% dan 88% lebih perlahan). Ini mungkin dikaitkan dengan pengoptimuman perpustakaan Tokio yang tidak lengkap [20], yang digunakan mini-redis. Selanjutnya, pergantungan pada komponen perpustakaan standard seperti HashMap [17] mungkin telah menjejaskan prestasi.

Analisis Prestasi Go: Go-redis Go berprestasi sangat baik, melebihi prestasi Rust dengan ketara sambil kekal bersaing dengan C. Kesederhanaan pelaksanaan go-redis-server, bergantung semata-mata pada perpustakaan standard, mencadangkan potensi untuk pengoptimuman selanjutnya.

Penilaian 2: Aplikasi IoT (ECHONET Lite)

Penilaian ini membandingkan kecekapan pelaksanaan dan prestasi pelaksanaan ECHONET Lite [9] pelayan pelanggan merentas C, Go, Rust dan Python. Pelaksanaan berkongsi reka bentuk yang sama, dengan beberapa variasi fungsi merentas bahasa (lihat rajah di bawah).

Kecekapan Pelaksanaan (LOC): Python > Karat ≈ Pergi > C

Analisis Lines of Code (LOC) menggunakan Tokei [16] mendedahkan kecekapan Python, diikuti rapat oleh Rust and Go, dengan C memerlukan kod yang paling banyak. (Nota: Kod yang dijana secara automatik telah dikecualikan.)

Analisis Pelaksanaan Karat: Kiraan LOC Rust, setanding dengan Go, mencerminkan kerumitan yang wujud dalam bahasa dan cabaran yang dihadapi pembangun dengan pengkompil dan semantik ketatnya [5]. Had dalam pengendalian ciri dan jangka hayat mengakibatkan reka bentuk berkompromi.

Analisis Pelaksanaan C: Kiraan LOC yang tinggi C berpunca daripada kemasukan perpustakaan serba lengkap dan pembungkus untuk kemudahalihan.

Analisis Pelaksanaan Go: Kecekapan Go dikaitkan dengan pelaksanaannya yang mudah dan perpustakaan standard yang kaya, yang membolehkan terjemahan langsung reka bentuk C.

Analisis Perlaksanaan Python: LOC Python yang rendah mencerminkan fleksibiliti dan keringkasan bahasa.

Kedudukan Prestasi: Pergi > C > Karat > Python

Prestasi diukur menggunakan perintah time, melaksanakan 10,000 lelaran interaksi objek pengawal ECHONET Lite. Go menunjukkan prestasi unggul, dengan ketara mengatasi C, Rust dan Python.

Analisis Prestasi Rust: Prestasi Rust ketinggalan di belakang Go dan C, mungkin disebabkan oleh pengehadan komponen perpustakaan standard seperti HashMap dan Mutex, dan kekangan yang dikenakan oleh UDPSocket.

Analisis Prestasi C: Walaupun C cemerlang dalam masa pengguna, masa sistemnya adalah lebih tinggi daripada Go dan Rust, mencadangkan kawasan yang berpotensi untuk pengoptimuman.

Analisis Prestasi Go: Prestasi unggul Go menyerlahkan kecekapannya dalam mengendalikan komunikasi UDP tak segerak.

Analisis Prestasi Python: Prestasi Python jauh lebih rendah daripada bahasa lain.

Kesimpulan

Dari perspektif "C Lebih Baik", Go muncul sebagai pengganti yang kuat, berpotensi mengatasi Objektif-C sekalipun. Karat, sambil menawarkan keselamatan dan kelajuan, memberikan cabaran dalam produktiviti, kesalingoperasian dan fleksibiliti pengaturcaraan. Sifat intensif penyusun dan batasannya dalam memanfaatkan aset sedia ada menghalang penerimaannya. Kecekapan pelaksanaan Go dan prestasi yang stabil menjadikannya pilihan yang mantap untuk aplikasi tujuan umum. Siasatan lanjut tentang kesesakan prestasi yang dikenal pasti dalam Rust, C dan Go adalah wajar.

[1] - [27]: Rujukan seperti yang disediakan dalam teks asal.

Atas ialah kandungan terperinci Rust vs Go vs C: Pangkalan Data dan Penanda Aras Prestasi Aplikasi IoT. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!