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WebAssembly（通常簡(jiǎn)稱為Wasm）是為web瀏覽器而構(gòu)建的。但一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展往往超出了其創(chuàng)造者的意圖。Wasm就是一個(gè)很好的例子。Wasm在一個(gè)地方很有希望，那就是在云端。這是一個(gè)運(yùn)行無服務(wù)器功能的絕佳平臺(tái)。
在本文中，我們將了解Wasm的設(shè)計(jì)意圖，以及它是如何改進(jìn)瀏覽器的。然后我們將看到Wasm是如何實(shí)現(xiàn)向通用技術(shù)的飛躍的。
最后，我們將看看云中的一個(gè)特定問題——執(zhí)行無服務(wù)器功能，并看看Wasm如何解決這個(gè)問題。
跳過Applets、Flash和Silverlight
2015年，Mozilla向世界推出了WebAssembly。在這篇博客文章中，Luke Wagner這樣描述WebAssembly：
“WebAssembly定義了一種可移植的、節(jié)省大小和加載時(shí)間的格式和執(zhí)行模型，專門設(shè)計(jì)用作web的編譯目標(biāo)。”
目標(biāo)是建立一種二進(jìn)制格式，可以在每個(gè)主要的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中執(zhí)行。這種格式的特點(diǎn)使許多不同的語言，從C到Python，都可以在瀏覽器中運(yùn)行。代碼是用支持的語言之一編寫的，編譯成Wasm格式，然后在瀏覽器中執(zhí)行。JavaScript代碼控制Wasm的執(zhí)行，甚至可以通過調(diào)用Wasm庫內(nèi)的函數(shù)與Wasm交互。
這已經(jīng)不是第一次嘗試這樣的事情了。一些其他語言已經(jīng)添加到瀏覽器中（后來又從瀏覽器中刪除）。Java Applets是第一個(gè)。VBScript在微軟瀏覽器中有過短暫的壽命。Silverlight和Adobe Flash也來了又走。但這一次，Mozilla的人做了一些不同的事情：
——他們沒有支持一種語言，而是定義了一種現(xiàn)有語言可以編譯的二進(jìn)制格式。
——Mozilla沒有單干，而是與谷歌、微軟、蘋果和其他公司聯(lián)合起來。他們承諾在W3C的贊助下開展這項(xiàng)工作。
——Wasm沒有像Flash、Silverlight和Java那樣專注于增強(qiáng)用戶界面，而是專注于庫的使用和共享代碼。
——Wasm團(tuán)隊(duì)試圖解決的用例不是小部件和流媒體播放器，而是將代碼從其他地方移植到瀏覽器。例如，考慮一下那個(gè)破舊的C庫，它多年來一直盡職盡責(zé)地做著一些重要的工作，但每個(gè)人都害怕碰它，因?yàn)楹ε缕茐乃?。它能被編譯到Wasm以在瀏覽器中享受新的使用嗎？或者考慮一下需要高效計(jì)算的復(fù)雜問題，比如圖形處理？高性能代碼可能更容易用Rust這樣的語言表達(dá)。Wasm允許開發(fā)人員用開發(fā)人員喜歡的語言編寫代碼，然后在瀏覽器范圍內(nèi)使用。
不斷增長(zhǎng)的用途
縱觀計(jì)算歷史，我們發(fā)明了一些技術(shù)來解決一個(gè)狹隘的問題，但后來才意識(shí)到該工具有更廣泛的應(yīng)用——互聯(lián)網(wǎng)是為美國(guó)國(guó)防部的通信而建立的；網(wǎng)絡(luò)是用來交換物理論文的；Java是用于嵌入式計(jì)算的；JavaScript，現(xiàn)在是世界上最流行的語言，最初是一種在瀏覽器中彈出警報(bào)的“玩具”語言。這些技術(shù)都從利基解決方案躍升為通用工具。
Wasm現(xiàn)在就在那一刻。
它在瀏覽器中取得了成功。但人們正在發(fā)現(xiàn)Wasm的各種其他用途。從編譯器工具鏈到數(shù)據(jù)庫中的用戶定義函數(shù)，Wasm在一些值得注意的地方出現(xiàn)了。
——SingleStore將Wasm用于數(shù)據(jù)庫中的用戶定義函數(shù)。
——開發(fā)Zig語言的人最近宣布，他們使用Wasm自托管編譯器，“消滅”了8000行C++代碼。
——Docker宣布支持在Docker Desktop中運(yùn)行Wasm，而微軟現(xiàn)在支持在其AKS Kubernetes集群中運(yùn)行Wasm。
還有一個(gè)用例特別令人興奮。WebAssembly似乎非常適合云計(jì)算。為了理解原因，讓我們從當(dāng)今云的核心技術(shù)之一：無服務(wù)器功能開始。
無服務(wù)器功能v1
無服務(wù)器功能，有時(shí)被稱為功能即服務(wù)（FaaS），旨在提供一種創(chuàng)建小型云服務(wù)的簡(jiǎn)單方法。通過將無服務(wù)器功能與服務(wù)器進(jìn)行對(duì)比，最容易理解無服務(wù)器功能。web服務(wù)器軟件在套接字上偵聽HTTP請(qǐng)求，解析每個(gè)請(qǐng)求，然后處理這些請(qǐng)求。在web服務(wù)器的進(jìn)程生存期內(nèi)，它可能會(huì)處理數(shù)十萬個(gè)單獨(dú)的HTTP請(qǐng)求。典型的HTTP服務(wù)器還必須管理SSL連接、系統(tǒng)進(jìn)程、線程池和并發(fā)，以及各種其他較低級(jí)別的任務(wù)，所有這些都是為了響應(yīng)HTTP請(qǐng)求。
無服務(wù)器功能旨在盡可能多地去除“服務(wù)器性”。相反，編寫無服務(wù)器功能的開發(fā)人員應(yīng)該能夠?qū)Ｗ⒂谝患拢喉憫?yīng)HTTP請(qǐng)求。沒有網(wǎng)絡(luò)，沒有SSL配置，也沒有請(qǐng)求線程池管理——所有這些都由平臺(tái)處理。無服務(wù)器功能啟動(dòng)，回答一個(gè)請(qǐng)求，然后關(guān)閉。
這種緊湊的設(shè)計(jì)不僅減少了我們必須編寫的代碼量，而且還降低了運(yùn)行無服務(wù)器功能的復(fù)雜性。我們不必讓HTTP或SSL庫保持最新，因?yàn)槲覀儾恢苯庸芾磉@些東西。平臺(tái)確實(shí)如此。從錯(cuò)誤處理到升級(jí)，一切都應(yīng)該更容易，事實(shí)上也更容易。
鑒于這種對(duì)簡(jiǎn)單性的不懈關(guān)注，難怪420萬開發(fā)人員表示他們至少編寫了一個(gè)無服務(wù)器功能。亞馬遜報(bào)告稱，他們每月執(zhí)行10萬億無服務(wù)器功能。
盡管編程范式很有吸引力，但無服務(wù)器功能的早期迭代也有幾個(gè)缺點(diǎn)。它們起步很慢。打包無服務(wù)器功能并部署非常繁瑣。調(diào)試和故障排除很困難。然而，這些問題背后的原因既容易理解，又令人驚訝。
這些無服務(wù)器功能的絕妙新想法是在錯(cuò)誤的技術(shù)堆棧上運(yùn)行的——笨重的虛擬機(jī)。每種語言的運(yùn)行時(shí)和包管理器。為另一類計(jì)算構(gòu)建的云基礎(chǔ)設(shè)施正被重新用于一種事后看來不適合的技術(shù)。
事實(shí)證明，我們需要將無服務(wù)器從好提升到很棒的技術(shù)就存在于瀏覽器中——把Wasm植入云端。
Wasm為無服務(wù)器所做的
如果我們?cè)噲D改善無服務(wù)器功能的狀態(tài)，那么有一些高優(yōu)先級(jí)的部分需要改進(jìn)。我們需要無服務(wù)器環(huán)境非常快速、超級(jí)安全，并且我們希望它盡可能多地隱藏“服務(wù)器”的詳細(xì)信息。也就是說，當(dāng)我們必須開始要求用戶選擇操作系統(tǒng)或CPU類型時(shí)，我們就迫使用戶做出服務(wù)器決策，而不是無服務(wù)器決策。當(dāng)涉及到部署無服務(wù)器功能時(shí)，定義良好的包格式的較小二進(jìn)制文件使我們更容易進(jìn)行發(fā)布。
正是在這里，Wasm的傳統(tǒng)使其成為無服務(wù)器功能的完美選擇。當(dāng)我們談?wù)揥asm是“為瀏覽器構(gòu)建的”時(shí)，我們實(shí)際上是在談?wù)撘恍┦筗asm非常適合瀏覽器模型的關(guān)鍵功能：
——啟動(dòng)時(shí)間快。沒有人愿意等待頁面加載。
——跨架構(gòu)、跨操作系統(tǒng)。“需要Internet Explorer才能查看此頁面”的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。
——壓縮二進(jìn)制文件。當(dāng)在互聯(lián)網(wǎng)上移動(dòng)代碼時(shí)，我們不想發(fā)送大文件。
——安全沙盒。瀏覽器每天運(yùn)行不受信任的代碼。我們依靠瀏覽器來保護(hù)我們免受漏洞和黑客的攻擊。
這四個(gè)特性恰好是無服務(wù)器功能平臺(tái)所需要的特性：想要零延遲啟動(dòng)時(shí)間；不想知道或關(guān)心功能運(yùn)行的架構(gòu)或操作系統(tǒng)（這就是無服務(wù)器的樂趣，對(duì)吧？不必關(guān)心下面的服務(wù)器?。?；希望二進(jìn)制文件緊湊，這樣就可以快速打包和上傳它們；想知道在多租戶云中運(yùn)行功能是否安全。
在Wasm上運(yùn)行的無服務(wù)器功能平臺(tái)可以很容易地構(gòu)建各種各樣的應(yīng)用程序，包括高響應(yīng)的HTTP應(yīng)用程序，然后高度自信地部署它們。這正是我們?cè)贔ermyon構(gòu)建開源Spin框架時(shí)考慮的用例。
結(jié)論
許多技術(shù)都是從一個(gè)利基市場(chǎng)開始的，后來發(fā)展成為通用工具。隨著我們發(fā)現(xiàn)web瀏覽器之外的新應(yīng)用程序，Wasm正在經(jīng)歷這樣的轉(zhuǎn)變。無服務(wù)器功能已經(jīng)取得了很大的成功。但要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)需要更快、更穩(wěn)健的基礎(chǔ)——Wasm就是這樣一種技術(shù)。
