【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】以速度、安全性和性能而聞名的編程語言Rust正在受到更多關(guān)注。一些企業(yè)已經(jīng)在利用Rust來解決工業(yè)自動(dòng)化中的關(guān)鍵和復(fù)雜問題。

 

　　工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域是一個(gè)獨(dú)特的世界，它有自己的復(fù)雜性和維持供應(yīng)鏈流動(dòng)的關(guān)鍵系統(tǒng)。安全、精確和快速被視為工業(yè)自動(dòng)化的基本要素。在這種獨(dú)特的環(huán)境中，一種現(xiàn)代編程語言正悄然嶄露頭角。以速度、安全性和性能而聞名的編程語言Rust，正在工業(yè)領(lǐng)域慢慢站穩(wěn)腳跟，并有望重新定義自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建和維護(hù)方式。
 

　　什么是Rust？
 

　　Rust是一種編程語言，其設(shè)計(jì)具有將高性能與卓越安全性相結(jié)合的獨(dú)特能力。Rust由Mozilla研究院于2010年推出，旨在解決低級(jí)編程中面臨的挑戰(zhàn)，如內(nèi)存管理和并發(fā)性，而不會(huì)影響速度，這與C和C++等傳統(tǒng)編程語言不同。
 

　　在過去十年里，隨著最新先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)，工業(yè)自動(dòng)化取得了重大進(jìn)展。它不再僅僅通過自動(dòng)化使制造業(yè)運(yùn)行，而是要更快、更智能、更安全地完成它。雖然C和C++等傳統(tǒng)編程語言到目前為止一直可靠，但它們也有自己的一系列挑戰(zhàn)，例如內(nèi)存泄漏、數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和安全漏洞。Rust旨在通過其獨(dú)特的設(shè)計(jì)從根本上解決這些問題。
 

　　預(yù)計(jì)Rust將很快成為開發(fā)新的工業(yè)和自動(dòng)化應(yīng)用程序的一個(gè)主要語言。根據(jù)一項(xiàng)名為 “內(nèi)存安全挑戰(zhàn)是否已經(jīng)解決？對(duì)所有Rust CVE的深入研究”顯示，在嵌入式系統(tǒng)和電子設(shè)備中，60-70%的安全漏洞是由內(nèi)存問題引起的。Rust直接解決了這些問題，為安全軟件開發(fā)提供了重大改進(jìn)。
 

　　安全而不犧牲速度
 

　　Rust最突出的特點(diǎn)是它非常注重內(nèi)存安全，沒有垃圾回收器。對(duì)于工業(yè)系統(tǒng)來說，一次碰撞可能會(huì)使整個(gè)生產(chǎn)線停止運(yùn)行，這是一個(gè)改變游戲規(guī)則的因素。Rust的編譯檢查可以在代碼運(yùn)行之前防止常見錯(cuò)誤，確保軟件不僅快速，而且可靠。這種安全級(jí)別，再加上與C++相當(dāng)?shù)母咝阅埽筊ust成為不能出現(xiàn)故障的自動(dòng)化系統(tǒng)的理想選擇。
 

 

　　在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，通常需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)過程。例如，PLC控制器處理來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，這些傳感器在任何給定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)工況，并使機(jī)器人在毫秒內(nèi)執(zhí)行動(dòng)作，做出相應(yīng)的反應(yīng)。Rust的并發(fā)方法不允許數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，意味著這些進(jìn)程可以平穩(wěn)地并行運(yùn)行，而不必?fù)?dān)心在其它語言中觀察到的不可預(yù)測(cè)的行為。在毫秒必爭(zhēng)的復(fù)雜實(shí)時(shí)自動(dòng)化環(huán)境，Rust成為完美選擇。
 

　　安全是首要關(guān)注點(diǎn)
 

　　安全性是當(dāng)今世界最關(guān)心的問題之一，在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中也至關(guān)重要。隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能工廠的出現(xiàn)，設(shè)備比以往任何時(shí)候都更加互聯(lián)，不幸的是，這也使它們更容易受到潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊。Rust的內(nèi)存安全特性不僅有助于防止崩潰，還可以減輕緩沖區(qū)溢出等常見安全漏洞，而緩沖區(qū)溢出是許多網(wǎng)絡(luò)攻擊的根本原因。通過實(shí)施嚴(yán)格的內(nèi)存安全，Rust降低了人為錯(cuò)誤引入安全漏洞的風(fēng)險(xiǎn)。Rust還消除了許多低級(jí)錯(cuò)誤，從而減少了自動(dòng)化系統(tǒng)中的攻擊面，使攻擊者更難利用薄弱點(diǎn)。
 

　　分布式系統(tǒng)的可擴(kuò)展性
 

　　我們看到分布式系統(tǒng)上的應(yīng)用越來越多。應(yīng)用程序分布在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，以蜂巢式的思維進(jìn)行對(duì)話和合作。有效擴(kuò)展這些分布式系統(tǒng)的能力，比以往任何時(shí)候都更重要。Rust完全符合這一點(diǎn)，能提供所需的性能。使用async/await語法的Rust異步編程可以更輕松地同時(shí)處理大量任務(wù)，而不會(huì)減慢速度或崩潰。
 

　　Rust在工業(yè)自動(dòng)化中的實(shí)際應(yīng)用
 

　　盡管Rust還不是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域默認(rèn)的編程語言，但它正慢慢受到很多關(guān)注。一些公司已經(jīng)在利用Rust來解決工業(yè)自動(dòng)化中的關(guān)鍵和復(fù)雜問題。
 

　　嵌入式系統(tǒng)：自動(dòng)化的支柱
 

　　Rust被證明有效的領(lǐng)域之一是嵌入式系統(tǒng)。這些是嵌入在傳感器、控制器和機(jī)器人手臂等設(shè)備中的微型計(jì)算機(jī)，一般運(yùn)行在底層資源上。
 

　　幾十年來，這些系統(tǒng)都是用C或C++編寫的，因?yàn)樗鼈兊乃俣群蛯?duì)硬件的低級(jí)訪問，但Rust在這場(chǎng)競(jìng)賽中越來越受歡迎。有了Rust，就不需要在速度和可靠性之間做出選擇，設(shè)備可以兩者兼得。
 

　　物聯(lián)網(wǎng)：連接智能工廠
 

　　Rust可以發(fā)揮作用的另一個(gè)領(lǐng)域是物聯(lián)網(wǎng)，隨著智能工廠的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用迅速增長。智能工廠使用互聯(lián)設(shè)備在工業(yè)環(huán)境中執(zhí)行每個(gè)任務(wù)。大型工廠可能有數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)互聯(lián)的設(shè)備，都在通信和共享數(shù)據(jù)。
 

　　為了在這個(gè)層面執(zhí)行操作，行業(yè)需要可擴(kuò)展和安全的系統(tǒng)。得益于其先進(jìn)的并發(fā)模型，Rust能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，使其非常適合這些環(huán)境。
 

　　羅克韋爾自動(dòng)化是工業(yè)自動(dòng)化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的全球領(lǐng)先企業(yè)，一直在探索將Rust用于各種物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)項(xiàng)目。通過采用Rust，不僅顯著提高了性能，還減輕了許多安全風(fēng)險(xiǎn)，如內(nèi)存安全漏洞和緩沖區(qū)溢出。，此外，它還能顯著降低被針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)攻擊利用的風(fēng)險(xiǎn)。
 

　　機(jī)器人：精準(zhǔn)與安全
 

　　機(jī)器人領(lǐng)域，則是Rust開始嶄露頭角另一個(gè)領(lǐng)域。在工業(yè)環(huán)境中，機(jī)器人可以處理大多數(shù)潛在的危險(xiǎn)任務(wù)。確保其行動(dòng)是可靠和可預(yù)測(cè)的至關(guān)重要。
 

　　傳統(tǒng)上，機(jī)器人軟件在性能上嚴(yán)重依賴C++，但C++在并發(fā)進(jìn)程方面有缺點(diǎn)。在機(jī)器人中使用Rust，可確保在工業(yè)環(huán)境中機(jī)器人系統(tǒng)所需的安全性和精度。它可以降低導(dǎo)致昂貴甚至危險(xiǎn)故障的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。
 

　　Robonomics是一個(gè)用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和復(fù)雜機(jī)器人的開源去中心化平臺(tái)，為機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS 2)開發(fā)了基于Rust的中間件，提高了機(jī)器人操作的安全性和效率。
 

　　隨著技術(shù)進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域也在不斷發(fā)展。采用尖端技術(shù)以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和安全的壓力，比以往任何時(shí)候都更大。Rust不僅僅是一種編程語言，它也改變了我們構(gòu)建可靠、高效和安全的工業(yè)系統(tǒng)的方式。在復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化世界中，Rust提供了性能、安全性和先進(jìn)功能的理想平衡。對(duì)于任何致力于保持工業(yè)自動(dòng)化前沿地位的企業(yè)來說，Rust不僅僅是一個(gè)值得考慮的選擇，更是前進(jìn)的方向。