WebAssembly运行时--Wasmtime

旧城等待， 2022-09-11 05:29 193阅读 0赞

Wasmtime是由 [bytecodealliance][] 开源的WebAssembly和WASI的小型高效运行时。它在Web外部运行WebAssembly代码，既可以用作命令行实用程序，也可以用作更大应用程序中嵌入的库。

![b73adcf99c7157284802eb69b3c59d1b.png][]

具备以下特点：

*  `轻量级`。Wasmtime是WebAssembly的独立运行时，可根据您的需求进行扩展。它适合于微型芯片，也可以使用大型服务器。 Wasmtime也可以嵌入几乎所有应用程序中。
 *  `快`。Wasmtime建立在优化的Cranelift代码生成器上，可在运行时快速生成高质量的机器代码。
 *  `可配置`。无论您是需要提前预编译wasm，使用Lightbeam快速生成代码还是在运行时进行解释，Wasmtime都能满足您执行wasm的所有需求。
 *  **`WASI` 。**Wasmtime支持一组丰富的API，用于通过[WASI标准][WASI]与主机环境进行交互。
 *  `标准`。Wasmtime通过了官方的WebAssembly测试套件，实现了wasm的官方C API，并且还实现了WebAssembly的proposals。 Wasmtime开发人员也一直与WebAssembly标准流程密切相关。

目前支持语言：

*  **[Rust][]** - the `"https://crates.io/crates/wasmtime">wasmtime crate`
 *  **[C][]** - the `f="https://bytecodealliance.github.io/wasmtime/c-api/">wasm.h, wasi.h, and wasmtime.h headers`
 *  **[Python][]** - the `"https://pypi.org/project/wasmtime/">wasmtime PyPI package`
 *  **[.NET][]** - the `"https://www.nuget.org/packages/Wasmtime">Wasmtime NuGet package`
 *  **[Go][]** - the `wasmtime-go repository`

### 安装 ###

在macos和linux上安装Wasmtime CLI非常简单，只需执行以下命令即可：

$ curl https://wasmtime.dev/install.sh -sSf | bash

Windows或是其他操作系统用户，需要到 [GitHub Releases][] 下载。

由于我的操作系统是centos，所以可能展现的与您有所不同。我执行安装脚本之后，有如下输出：

curl https://wasmtime.dev/install.sh -sSf | bash
    
      Installing latest version of Wasmtime (dev)
        Checking for existing Wasmtime installation
        Fetching archive for Linux, version dev
    https://github.com/cranestation/wasmtime/releases/download/dev/wasmtime-dev-x86_64-linux.tar.xz
    ######################################################################## 100.0%
        Creating directory layout
      Extracting Wasmtime binaries
    wasmtime-dev-x86_64-linux/
    wasmtime-dev-x86_64-linux/wasmtime
    wasmtime-dev-x86_64-linux/LICENSE
    wasmtime-dev-x86_64-linux/README.md
         Editing user profile (/root/.bashrc)
    Warning: Your profile (/root/.bashrc) already mentions Wasmtime and has not been changed.
    
        Finished installation. Open a new terminal to start using Wasmtime!

然后我们检查以下是否成功安装了wasmtime：

# wasmtime
    
    wasmtime 0.19.0
    Wasmtime WebAssembly Runtime
    
    USAGE:
        wasmtime <SUBCOMMAND>
    
    FLAGS:
        -h, --help       Prints help information
        -V, --version    Prints version information
    
    SUBCOMMANDS:
        config      Controls Wasmtime configuration settings
        help        Prints this message or the help of the given subcommand(s)
        run         Runs a WebAssembly module
        wasm2obj    Translates a WebAssembly module to native object file
        wast        Runs a WebAssembly test script file
    
    If a subcommand is not provided, the `run` subcommand will be used.
    
    Usage examples:
    
    Running a WebAssembly module with a start function:
    
      wasmtime example.wasm
    
    Passing command line arguments to a WebAssembly module:
    
      wasmtime example.wasm arg1 arg2 arg3
    
    Invoking a specific function (e.g. `add`) in a WebAssembly module:
    
      wasmtime example.wasm --invoke add 1 2

安装完毕，我们接下来Hello world搞起。

### Demo ###

Wasmtime可作为Go模块使用。接下来介绍如何将Wasmtime添加到您的项目中，并提供一些示例说明可以使用WebAssembly模块完成的操作。  
  
确保您正在使用带有模块支持的Go 1.12或更高版本。

首先创建一个go 模块项目：

$ mkdir hello-wasm
    $ cd hello-wasm
    $ go mod init hello-wasm

然后编写main.go，具体代码如下：

package main
    
    import (
    	"fmt"
    
    	"github.com/bytecodealliance/wasmtime-go"
    )
    
    func main() {
    
    	engine := wasmtime.NewEngine()
    	// Almost all operations in wasmtime require a contextual `store`
    	// argument to share, so create that first
    	store := wasmtime.NewStore(engine)
    
    	// Compiling modules requires WebAssembly binary input, but the wasmtime
    	// package also supports converting the WebAssembly text format to the
    	// binary format.
    	wasm, err := wasmtime.Wat2Wasm(`
          (module
            (import "" "hello" (func $hello))
            (func (export "run")
              (call $hello))
          )
        `)
    	check(err)
    
    	// Once we have our binary `wasm` we can compile that into a `*Module`
    	// which represents compiled JIT code.
    	module, err := wasmtime.NewModule(engine, wasm)
    	check(err)
    
    	// Our `hello.wat` file imports one item, so we create that function
    	// here.
    	item := wasmtime.WrapFunc(store, func() {
    		fmt.Println("Hello from Go!")
    	})
    
    	// Next up we instantiate a module which is where we link in all our
    	// imports. We've got one import so we pass that in here.
    	instance, err := wasmtime.NewInstance(store, module, []*wasmtime.Extern{item.AsExtern()})
    	check(err)
    
    	// After we've instantiated we can lookup our `run` function and call
    	// it.
    	run := instance.GetExport("run").Func()
    	_, err = run.Call()
    	check(err)
    }
    
    func check(e error) {
    	if e != nil {
    		panic(e)
    	}
    }

最后运行：

$ go run main.go
    
    Hello from Go!

> 当然当我们wasm模块代码比较庞大的时候，我们可以将该代码放到一个以.wat结尾的文件中。然后使用 NewModuleFromFile 函数，从指定wat文件中加载模块代码。

例如：

我们创建以下wasm 文本模块，主要导出用于计算两个数字的最大公分母的函数。命名为gcd.wat。

(module
      (func $gcd (param i32 i32) (result i32)
        (local i32)
        block  ;; label = @1
          block  ;; label = @2
            local.get 0
            br_if 0 (;@2;)
            local.get 1
            local.set 2
            br 1 (;@1;)
          end
          loop  ;; label = @2
            local.get 1
            local.get 0
            local.tee 2
            i32.rem_u
            local.set 0
            local.get 2
            local.set 1
            local.get 0
            br_if 0 (;@2;)
          end
        end
        local.get 2
      )
      (export "gcd" (func $gcd))
    )

然后修改我们的main.go文件，如下：

package main
    
    import (
    	"fmt"
    
    	"github.com/bytecodealliance/wasmtime-go"
    )
    
    func main() {
    
    	engine := wasmtime.NewEngine()
    
    	store := wasmtime.NewStore(engine)
    
    	module, err := wasmtime.NewModuleFromFile(engine, "gcd.wat")
    	check(err)
    
    	instance, err := wasmtime.NewInstance(store, module, []*wasmtime.Extern{})
    	check(err)
    
    	gcd := instance.GetExport("gcd").Func()
    	val, err := gcd.Call(6, 27)
    	fmt.Printf("gcd(6, 27) = %d\n", val.(int32))
    	check(err)
    }
    
    func check(e error) {
    	if e != nil {
    		panic(e)
    	}
    }

运行main.go 有如下输出：

$ go run main.go
    gcd(6, 27) = 3

### 结语 ###

其实wasm对于go的支持并不是特别好。在以后的文章中，我们使用rust语言创建一个wasm程序，然后直接使用诸如`wasmtime example.wasm` 执行。

[bytecodealliance]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/bytecodealliance
[b73adcf99c7157284802eb69b3c59d1b.png]: /images/20220828/0d013bc91e8a476d85e995975fec0c52.png
[WASI]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//wasi.dev/
[Rust]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//bytecodealliance.github.io/wasmtime/lang-rust.html
[C]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//bytecodealliance.github.io/wasmtime/examples-c-embed.html
[Python]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//bytecodealliance.github.io/wasmtime/lang-python.html
[.NET]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//bytecodealliance.github.io/wasmtime/lang-dotnet.html
[Go]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//bytecodealliance.github.io/wasmtime/lang-go.html
[GitHub Releases]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/bytecodealliance/wasmtime/releases