Oracle在GraalVM中实现WebAssembly引擎GraalWasm

Posted 2021-04-25 程序语言

近日，Oracle在GraalVM中实现了WebAssembly的MVP规范，能以二进制格式运行WebAssembly程序，由诸如Emscripten的编译器后端生成，算是初步集成了WebAssembly。

GraalWasm以GraalVM作为平台提供部分求值引擎，使用GraalVM的Truffle API，首先给WebAssembly二进制格式实现一个解释器。

WebAssembly的半结构化格式，使处理程序的控制流结构很简便，从而使得存储代码的内存数据结构可以表示为抽象语法树，这样的解释器可以很直接的实现。基于抽象语法树的数据结构更易于检查和操作，但却带来了额外的内存开销。而基于字节码的代码表示不需要为每个指令实例化树节点，这就是为什么基于字节码的GraalVM解释器（例如LLVM的Sulong）通常具有更小的内存占用的原因。

由于每个WebAssembly块仅包含线性指令序列，因此GraalWasm能够结合两种解释器中的最佳方法——抽象语法树叠加在WebAssembly控制流指令（如if和loop）的顶部，而每个块表示一个单一的Truffle抽象语法树节点（称为Wasm块节点）。每个块中的各个指令不需要单独的节点对象，如此就减少了内存开销。而且GraalWasm块节点不会拷贝原指令流的各个部分，仅将指针包含在WebAssembly二进制文件的字节数组中。

在这个数据结构之上实现的解释器是一个基于AST解释和基于字节码解释的混合体。在更高的控制流级别上，它在适当的基本块之间分配。在每个基本块中，解释在迭代该基本块的操作码的解释循环内完成。这种设计使解释器更容易理解，并简化了它的部分求值。

在运行时阶段，解释器和程序被传递到Truffle的部分求值引擎，然后该引擎令解释器解释程序，并将生成的代码传递给GraalVM编译器，最后为目标平台生成高效的汇编代码。

虽然GraalVM还只是个体验版，后续提升性能以及完全实现WebAssembly扩展还在开发中，但毫无疑问这大大拓展了GraalVM的语言栈。

该项目的源码已经集成进Graal的repo，详细的安装和使用请访问：https://github.com/oracle/graal/tree/master/wasm