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一分钟搞明白!快速掌握 Go WebAssembly

陈煎鱼 脑子进煎鱼了 2023-07-11

大家好,我是煎鱼。

最近因为各种奇怪的原因,更多的接触到了 WebAssembly。虽然之前很多博客也翻过写过各种文章,但总感觉欠些味道。于是今天梳理了一版,和大家一起展开学习。

先来一张经典图:

WebAssembly 是什么

以下是 Mozilla 在 MDN 上给出的定义:

WebAssembly(缩写:Wasm)是一种新的编码方式,可以在现代的网络浏览器中运行 - 它是一种低级的类汇编语言,具有紧凑的二进制格式,可以接近原生的性能运行,并为诸如 C/C++ 等语言提供一个编译目标,以便它们可以在 Web 上运行。它也被设计为可以与 JavaScript 共存,允许两者一起工作。

Wasm 官网自己挑出的重点是:

  • 是一种基于堆栈的虚拟机的二进制指令格式。
  • 被设计为编程语言的可移植编译目标。
  • 能够在网络上部署客户端和服务器应用程序。

新编码方式,可以在浏览器中运行。可以以接近原生的性能运行。可以跨语言,例如:C/C++;可以与 JavaScript 共存。

看着是一个不错的可跨平台运行的新玩具。

由哪家研发

最早 WebAssembly1.0 基于 asm.js(Javascript 的严格子集,静态类型,取消垃圾回收机制等)的特性集实现。随后的 WebAssembly2.0 又根据新的标准进行了进一步的延伸和开发。

WebAssembly 的开发团队分别来自 Mozilla、Google、Microsoft、Apple,代表着四大网络浏览器 Firefox、Chrome、Microsoft Edge、Safari。

一些重要的时间线:

  • 2015 年 WebAssembly 首次发布,在上述四大浏览器中进行了 Unity 的 Angry Bots(愤怒的机器人)的演示。
  • 2017 年 3 月,首次发布 WebAssembly MVP 版本,预览版本结束,正式进行发布,可以理解为 1.0。
  • 2018 年 2 月,WebAssembly 工作组(WebAssembly Working Group)发布了核心规范、JavaScript 接口和 Web API 的三个公开工作草案。
  • 2019 年,Chrome 75 发布,默认启用 WebAssembly 线程。
  • 2022 年 6 月,开始发布 WebAssembly 2.0。

几家大厂派人一起做的,比较新,近几年才开始更多的被支持。当前还在 WebAssembly 2.0 的阶段,还在发展阶段。

1.0 和 2.0 区别之一

直观上来看,1.0 和 2.0 最大的区别在于:

  • 1.0 主要目标是在所有主要浏览器中能运行 WebAssembly。根据统一截至 2022 年 10 月 ,96% 的已安装浏览器支持 WebAssembly(1.0 版),基本实现了全覆盖。
  • 让 WebAssembly 焕发第二春(2.0)的:可以借助 WASI(WebAssembly System Interfac) 的模块化系统接口,能够借此中间产物 .wasm 实现各语言的集合和互相集成。

WebAssembly 2.0 起,边界更大了,目标完全就是可移植、安全的高级语言。期望应用于浏览器、各编程语言、各系统中。

大有一个 JVM 的感觉:

Go 快速上手

在我们快速了解了 WebAssembly 的背景后。我们落到实处,看看 Go 语言的 WebAssembly 情况如何,又是如何使用。

Go 目前有两种使用 WebAssembly 的方式,第一种是使用 syscall/js 标准库,四舍五入算勉强支持了 WebAssembly 1.0。

代码如下:

package main

import "syscall/js"

func main() {
 alert := js.Global().Get("alert")
 alert.Invoke("脑子进煎鱼了!")
}

编译命令:

$ GOOS=js GOARCH=wasm go build -o jianyu.wasm

再使用 JS 中对应 WebAssembly 的调用就可以了。

第二种使用方式,是使用开源库 tinygo-org/tinygo[1],其基于 LLM,支持了 WebAssembly1.0/2.0 (WASM/WASI)。

tinygo brew 安装方式:

$ brew tap tinygo-org/tools
$ brew install tinygo

如果安装成功,执行 tinygo version 就可以看到版本信息。

Go wasm 代码如下:

import (
 figure "github.com/common-nighthawk/go-figure"
)

//export HelloWorld
func HelloWorld() {
 myFigure := figure.NewFigure("Hello World"""true)
 myFigure.Print()
}

func main() {}

编译命令:

tinygo build -o module.wasm -target wasi .

运行成功后,将会在对应目录编译出 module.wasm 二进制文件,可以由其他的平台、语言进行使用。

如果你希望在 Go 或其他语言中调用所生成的 .wasm,需要找到对应符合 WASI 的库和规则。

下面是 Go wasmer-go 调用 .wasm 的代码:

import (
 "fmt"
 "io/ioutil"

 wasmer "github.com/wasmerio/wasmer-go/wasmer"
)

func main() {
 wasmBytes, _ := ioutil.ReadFile("module.wasm")

 store := wasmer.NewStore(wasmer.NewEngine())
 module, _ := wasmer.NewModule(store, wasmBytes)

 wasiEnv, _ := wasmer.NewWasiStateBuilder("wasi-program").
  // Choose according to your actual situation
  // Argument("--foo").
  // Environment("ABC", "DEF").
  // MapDirectory("./", ".").
  Finalize()
 importObject, err := wasiEnv.GenerateImportObject(store, module)
 check(err)

 instance, err := wasmer.NewInstance(module, importObject)
 check(err)

 start, err := instance.Exports.GetWasiStartFunction()
 check(err)
 start()

 HelloWorld, err := instance.Exports.GetFunction("HelloWorld")
 check(err)
 result, _ := HelloWorld()
 fmt.Println(result)
}

func check(e error) {
 if e != nil {
  panic(e)
 }
}

运行成功后会输出 “Hello World”。

Go 标准库 syscall/js 标准库只支持 WebAssembly1.0,只能应用于 JS 相关的场景,并不能被其他语言所集成。

其中 tinygo 实现了 WASI,借助 WASI 这一标准接口与其他平台语言互相集成。但 tinygo 并没有支持所有的 Go 语法特性,具体可以查看 Go language features[2]

这块需要特别注意,不同语言对 WebAssembly(WASI)的支持程度均不一样。

其他应用场景

带火 WebAssembly 的还有一个重要的因素,那就是在各种云原生的组件上都可以集成和使用,进一步延伸了场景。

例如在 Envoy 和 Istio 上,可以使用 wasm 很方便的将自定义 filter 集成到 Envoy 中,实现 Envoy 代理的功能增强。

总结

今天我们快速的对 WebAssembly 进行了背景了解、Go 快速上手、扩展场景了解等。虽然 WebAssembly 是一个新轮子,也号称可以借助 WASI 集成和被集成。

但实际上现在各语言对 WebAssembly 的支持程度都不一样,像 Go 官方自己提供的标准库就维护的不怎么样,WASI 的 issues 也没有继续推进。

甚至在其他语言的互通,现在仍然有着或多或少会导致阻塞无法应用的问题。可能,还需要再过个 3~5 年?

但如此多语言的库维护,能否长久的迭代和维护。也是一个更大的问题。

推荐阅读

参考资料

[1]

tinygo-org/tinygo: https://github.com/tinygo-org/tinygo

[2]

Go language features: https://tinygo.org/docs/reference/lang-support/


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