近年來(lái)，消費(fèi)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及其他領(lǐng)域?qū)?a href="http://m.makelele.cn/soft/data/55-88/" target="_blank">物聯(lián)網(wǎng)（IoT）連接的需求不斷增長(zhǎng)，產(chǎn)品開發(fā)咨詢公司42 Technology表示，制造商希望為最終用戶帶來(lái)與眾不同的產(chǎn)品，因此想利用物聯(lián)網(wǎng)連接來(lái)添加功能，或?yàn)榛诜?wù)的產(chǎn)品生成新的數(shù)據(jù)流。

IoT連接中的硬件包括電池供電的便攜式小型設(shè)備，其中很多都采用Arm Cortex-M系列嵌入式處理器，例如Nordic Semiconductor的nRF9160 SiP核心采用了M33處理器。

到目前為止，開發(fā)人員僅能夠使用C或C++語(yǔ)言對(duì)這類Cortex-M器件進(jìn)行編程。現(xiàn)在42 Technology提出了第三種選擇，即Rust編程語(yǔ)言，為開發(fā)人員帶來(lái)許多有用的新功能。

充分利用資源

Rust編程語(yǔ)言必須在高性能和能有效使用資源的平臺(tái)和環(huán)境下使用，它還引入了一些功能來(lái)幫助開發(fā)人員提高效率并生成更安全的代碼。例如，Rust提供了稱為Cargo的軟件包管理器，就像Python的pip或Node的npm一樣，可以讓開發(fā)人員從中央存儲(chǔ)庫(kù)中提取開源軟件包，在其項(xiàng)目中輕松使用。

Rust的另一項(xiàng)獨(dú)特功能是“借閱檢查器”，它是編譯器的一部分。在編譯期間，該工具能夠檢查代碼，以確保兩段代碼不會(huì)同時(shí)訪問同一數(shù)據(jù)（這是未定義的行為）。換句話說，如果一個(gè)函數(shù)被調(diào)用了，開發(fā)人員需要指定這次調(diào)用是臨時(shí)（專有的或作為共享借入）“借入”該數(shù)值，或取得該數(shù)值的所有權(quán)。

這款語(yǔ)言具有安全性、高速度和高生產(chǎn)力。根據(jù)42 Technology報(bào)道，微軟、Dropbox、Facebook、谷歌、Cloudflare等公司都已成功將Rust語(yǔ)言應(yīng)用于新項(xiàng)目，包括用于云基礎(chǔ)架構(gòu)，谷歌還將其用于下一代移動(dòng)操作系統(tǒng)Fuchsia中。

在Rust嵌入式工作組的大力推動(dòng)下，Rust已經(jīng)發(fā)展到“1.0”版本，可支持許多嵌入式平臺(tái)，越來(lái)越多的企業(yè)也利用同樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)支持小尺寸低功耗系統(tǒng)，例如Nordic的nRF52和nRF53系列短距無(wú)線SoC，以及nRF9160低功耗蜂窩物聯(lián)網(wǎng)SiP。

Rust的套接字

nRF9160開發(fā)人員可以直接或通過Zephyr使用Nordic Socket API，這個(gè)API嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)Berkeley套接字API（有如在Linux和Windows中使用）。但它也有一些缺點(diǎn)，例如套接字和套接字家族都使用“int”類型，如果開發(fā)人員將它們混淆，編譯器將不能工作。另外，開發(fā)人員必須記住在套接字中調(diào)用“nrf_close”，因?yàn)槿绻兞砍龇秶捉幼謱⒊霈F(xiàn)泄漏，從而在運(yùn)行時(shí)難以調(diào)試。

為了使Rust開發(fā)人員能夠很好地利用這一功能強(qiáng)大且經(jīng)過良好測(cè)試的程序庫(kù)，同時(shí)幫助他們避免意想不到的錯(cuò)誤，42 Technology針對(duì)Nordic套接字庫(kù)開發(fā)了Rust包裝器。Rust包裝器使用高級(jí)別并且分類嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)象，例如“TcpSocket”和“AtSocket”，它們?cè)诔龇秶鷷r(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，并允許開發(fā)人員發(fā)送格式化數(shù)據(jù)（圖1）。

圖1：針對(duì)Nordic套接字庫(kù)建立的Rust包裝器使用分類嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)象，例如“TcpSocket”和“AtSocket”，當(dāng)它們超出范圍時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，并允許開發(fā)人員發(fā)送格式化數(shù)據(jù)。

這種方法非常有效，42 Technology表示可以使用Cloudflare的新Rust語(yǔ)言QUIC庫(kù)進(jìn)行開發(fā)，直接在nRF9160上運(yùn)行世界上首個(gè)QUIC（即將發(fā)布的HTTP/3標(biāo)準(zhǔn)的一部分）示例。

Rust + Zephyr

Rust的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以與Zephyr RTOS混合使用。Rust庫(kù)可以編譯為標(biāo)準(zhǔn)的C靜態(tài)庫(kù)，從而與所有開發(fā)人員現(xiàn)有的C和C++項(xiàng)目關(guān)聯(lián)。某些項(xiàng)目甚至只需一次替換一個(gè)函數(shù)，就可以從C語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為Rust語(yǔ)言。例如，使用SVG庫(kù)，其中的庫(kù)具有相同的API但在內(nèi)部運(yùn)行得更快、更安全。

Rust編程語(yǔ)言旨在提高性能、安全性和開發(fā)人員生產(chǎn)力，適合不同規(guī)模的項(xiàng)目——從超大規(guī)模云基礎(chǔ)設(shè)施到最小的Cortex-M微控制器。此外，由于它可以編譯為標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)碼文件，因此開發(fā)人員可以充分利用其所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)仍然將其集成到現(xiàn)有的C和C++項(xiàng)目中。
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