當 WebAssembly 遇上 Serverless

科技 05-17

導讀：WebAssembly是一種新的適合於編譯到Web的，可移植的，大小和載入時間高效的格式，邊緣計算是方興未艾的人們技術領域。本文介紹了如何使用WebAssembly作為邊緣計算容器，對於提高邊緣計算效率，降低運行開銷有很大意義，十分值得架構師一讀。

Lucet是Fastly開源的WebAssembly編譯器和運行時。WebAssembly旨在使Web瀏覽器能夠以接近本機的速度安全地執行程序。自2017年初以來，WebAssembly已經得到4大瀏覽器支持。

Lucet旨在將WebAssembly置於瀏覽器之外，並構建一個平台，以便在Fastly的邊緣雲上實現更快，更安全的執行。很多語言已經支持WebAssembly，包括Rust，TypeScript，C和C++ ，其他語言的支持也在開發中。Fastly 計劃在其邊緣雲上提供基於Lucet的WebAssembly支持。

Lucet的一個主要設計要求是能夠為Fastly每個請求啟動單獨的實例。這意味著在單個進程中為每秒創建數萬個WebAssembly實例，與使用瀏覽器JavaScript引擎相比，這需要大大降低運行時佔用空間。 Lucet可以在50微秒內實例化WebAssembly模塊，只需幾KB的內存開銷。相比之下，Chromium的V8引擎需要大約5毫秒和幾十MB的內存開銷來實例化JavaScript或WebAssembly程序。

使用Lucet，Fastly的邊緣雲可以在同一進程中執行數萬個WebAssembly程序，而不會影響安全性。 Lucet編譯器和運行時協同工作以確保每個WebAssembly程序僅允許訪問其自己的資源。這意味著開發者可以使用通用語言編寫程序，不會影響始安全性。

Lucet將執行WebAssembly的拆分為兩個組件：編譯器，它將WebAssembly模塊編譯為本機代碼，運行時，管理資源和捕獲運行時故障。 Lucet是為WebAssembly AOT編譯而設計，與瀏覽器引擎中使用的JIT策略相比，它大大簡化了運行時的設計和開銷。

Lucet構建於Cranelift代碼生成器之上。 Cranelift項目由Mozilla創建，是用於Firefox的WebAssembly和JavaScript JIT引擎。Lucet支持WebAssembly系統介面（WASI），這是一種新的標準，用於將低級介面（比如文件系統，網路和其他系統設施）安全地暴露給WebAssembly程序。 Lucet團隊與Mozilla及其他人就該系統介面的設計，實現和標準化進行了合作。Lucet早期版本使用C實現，現在的版本使用Rust實現。

組件介紹lucetc

lucetc 是lucet的編譯器。用於將WebAssembly模塊(.wasmor .wat文件)編譯為本地代碼 (.oor .so文件)。

lucet-runtime

lucet-runtime是lucetc編譯後的WebAssembly模塊的運行時。它是一個Rust crate，它實現了從共享對象文件載入模塊，實例化它們以及調用導出的WebAssembly函數的功能。 lucet-runtime提供管理WebAssembly實例使用的資源和檢測非法操作並從中恢復的異常機制這兩大功能。

大部分功能是在lucet-runtime-internals中定義的。公共API在lucet-runtime中。測試套件在lucet-runtime-tests中定義。其中許多測試都會調用lucetc和wasi-sdk工具。

lucet-runtime可用作Rust crate或C庫。可以在lucet-runtime/include/lucet.h中找到C語言介面。

lucet-wasi

lucet-wasi為WebAssembly提供系統介面（WASI）運行時支持。它可以用作庫來支持另一個應用程序中的WASI，或者作為可執行文件lucet-wasi來執行通過lucetc編譯的WASI程序。

關於其他組件，可以參考Lucet項目的官方文檔。

Demo

首先，從GitHub克隆Lucet 代碼倉庫：

git clone --recurse-submodules https://github.com/fastly/lucet

README 包含有關使用Docker設置開發環境的說明。如果您已安裝Docker，則只需一步就能搞定。

$ cd lucet $ source devenv_setenv.sh

現在，讓我們創建一個C程序，並使用Clang將其編譯為WebAssembly：

$ mkdir demo$ cd demo$ cat > hello.c <<EOT

#include <stdio.h>int main(int argc, char* argv[]){ if (argc > 1) {printf("Hello from Lucet, %s! ", argv[1]); } else { puts("Hello, world!"); } return 0;}EOT$ wasm32-unknown-wasi-clang hello.c -o hello.wasm

使用的Lucet編譯器將WebAssembly編譯為local代碼：

$ lucetc-wasi hello.wasm -o hello.so

使用的Lucet運行時執行本機代碼：

$ lucet-wasi hello.so Hello, world! $ lucet-wasi hello.so world Hello from Lucet, world!

Lucet代碼庫中也提供了文檔和其他示例。

開源Lucet，使得WebAssembly在Web瀏覽器和邊緣雲之外的有更多的場景。 Lucet對WASI的支持是向WebAssembly計劃邁出的一大步，這些程序可以在用戶想要的任何平台上運行，也許在雲端，也許在邊緣節點，瀏覽器或自己的筆記本電腦或智能手機上 - 同時保持同樣強大保證安全性。 Lucet希望使WebAssembly能夠在任何允許編寫腳本或擴展的程序中茁壯成長，同時比基於動態語言，解釋器和JIT編譯器等的解決方案可以消耗更少的資源。

原文地址：https://www.fastly.com/blog/announcing-lucet-fastly-native-webassembly-compiler-runtime

https://github.com/fastly/lucet

參考閱讀：