当 WebAssembly 遇上 Serverless

Posted 2021-04-25 高可用架构

导读：WebAssembly是一种新的适合于编译到Web的，可移植的，大小和加载时间高效的格式，边缘计算是方兴未艾的人们技术领域。本文介绍了如何使用WebAssembly作为边缘计算容器，对于提高边缘计算效率，降低运行开销有很大意义，十分值得架构师一读。

Lucet是Fastly开源的WebAssembly编译器和运行时。WebAssembly旨在使Web浏览器能够以接近本机的速度安全地执行程序。自2017年初以来，WebAssembly已经得到4大浏览器支持。

Lucet旨在将WebAssembly置于浏览器之外，并构建一个平台，以便在Fastly的边缘云上实现更快，更安全的执行。 很多语言已经支持WebAssembly，包括Rust，TypeScript，C和C++ ，其他语言的支持也在开发中。Fastly 计划在其边缘云上提供基于Lucet的WebAssembly支持。

Lucet的一个主要设计要求是能够为Fastly每个请求启动单独的实例。 这意味着在单个进程中为每秒创建数万个WebAssembly实例，与使用浏览器javascript引擎相比，这需要大大降低运行时占用空间。 Lucet可以在50微秒内实例化WebAssembly模块，只需几KB的内存开销。 相比之下，Chromium的V8引擎需要大约5毫秒和几十MB的内存开销来实例化JavaScript或WebAssembly程序。

使用Lucet，Fastly的边缘云可以在同一进程中执行数万个WebAssembly程序，而不会影响安全性。 Lucet编译器和运行时协同工作以确保每个WebAssembly程序仅允许访问其自己的资源。 这意味着开发者可以使用通用语言编写程序，不会影响始安全性。

Lucet将执行WebAssembly的拆分为两个组件：编译器，它将WebAssembly模块编译为本机代码，运行时，管理资源和捕获运行时故障。 Lucet是为WebAssembly AOT编译而设计，与浏览器引擎中使用的JIT策略相比，它大大简化了运行时的设计和开销。

Lucet构建于Cranelift代码生成器之上。 Cranelift项目由Mozilla创建，是用于Firefox的WebAssembly和JavaScript JIT引擎。Lucet支持WebAssembly系统接口（WASI），这是一种新的标准，用于将低级接口（比如文件系统，网络和其他系统设施）安全地暴露给WebAssembly程序。 Lucet团队与Mozilla及其他人就该系统接口的设计，实现和标准化进行了合作。Lucet早期版本使用C实现，现在的版本使用Rust实现。

组件介绍

lucetc

lucetc 是lucet的编译器。用于将WebAssembly模块(.wasmor .wat文件)编译为本地代码 (.oor .so文件)。

lucet-runtime

lucet-runtime是lucetc编译后的WebAssembly模块的运行时。 它是一个Rust crate，它实现了从共享对象文件加载模块，实例化它们以及调用导出的WebAssembly函数的功能。 lucet-runtime提供管理WebAssembly实例使用的资源和检测非法操作并从中恢复的异常机制这两大功能。

大部分功能是在lucet-runtime-internals中定义的。 公共API在lucet-runtime中。 测试套件在lucet-runtime-tests中定义。 其中许多测试都会调用lucetc和wasi-sdk工具。

lucet-runtime可用作Rust crate或C库。 可以在lucet-runtime/include/lucet.h中找到C语言接口。

lucet-wasi

lucet-wasi为WebAssembly提供系统接口（WASI）运行时支持。 它可以用作库来支持另一个应用程序中的WASI，或者作为可执行文件lucet-wasi来执行通过lucetc编译的WASI程序。

关于其他组件，可以参考Lucet项目的官方文档。

Demo

首先，从GitHub克隆Lucet 代码仓库：

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

README 包含有关使用Docker设置开发环境的说明。 如果您已安装Docker，则只需一步就能搞定。

$ cd lucet $ source devenv_setenv.sh

现在，让我们创建一个C程序，并使用Clang将其编译为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!\n", argv[1]); } else { puts("Hello, world!"); } return 0;}EOT$ wasm32-unknown-wasi-clang hello.c -o hello.wasm

使用的Lucet编译器将WebAssembly编译为local代码：

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

使用的Lucet运行时执行本机代码：

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

Lucet代码库中也提供了文档和其他示例。

开源Lucet，使得WebAssembly在Web浏览器和边缘云之外的有更多的场景。 Lucet对WASI的支持是向WebAssembly计划迈出的一大步，这些程序可以在用户想要的任何平台上运行 ，也许在云端，也许在边缘节点，浏览器或自己的笔记本电脑或智能手机上 - 同时保持同样强大保证安全性。 Lucet希望使WebAssembly能够在任何允许编写脚本或扩展的程序中茁壮成长，同时比基于动态语言，解释器和JIT编译器等的解决方案可以消耗更少的资源。

https://github.com/fastly/lucet

参考阅读：

• 
  

• 
  

GIAC全球互联网架构大会深圳站将于2019年6月举行，届时有WebAssembly和边缘计算相关演讲。参加2019年GIAC深圳站，可以了解业界动态，和业界专家近距离接触。