从浏览器内的角度来看,Wasm 最近的开发工作,理所当然地受到了广泛好评。在上一篇文章 《只需5分钟,教你如何编写并执行一个 Rust + WebAssembly 程序》 ,我们对 Rust 到 Wasm 的编译以及简单的浏览器内 Wasm 执行的案例做了演示。
在另外一篇文章 《区块链、硬件与面向服务的架构,WASM 即将迎来大爆发?》 ,里面有绝佳的浏览器内的 WASM 应用程序示例,并辅以了对WebAssembly(Wasm)的详细解释。
Wasm 不仅仅是浏览器的字节码。 Wasm 有着前所未有的强大的可移植性、高效率和灵活性。因此,我们现在可以做到,以多种不同语言编写浏览器内 Wasm 应用程序,发展到在所有设备上分发 Wasm 独立功能单元,在这一点上取得飞跃。
Wasm 执行环境可以包括最少的 shell、移动设备、台式机和物联网设备。Wasm 可能会推动从微芯片乃至整个数据中心,这所有一切的发展(Webassembly.org,2019)。
当连接到现代 Web 服务时,我们并非仅仅与一台机器进行交互,而是持续和后台可能数千台机器进行交互( Arpaci-Dusseau 和Arpaci-Dusseau,2018 )。
网站越复杂,运营成本就越高。散布在分布式系统上的微服务需要尽最大可能做到简单、高效和可靠。对于 Facebook、Google 这种大公司来说,这些特性意味着可以节省大量能耗,进而节省成本,促成积极成果。
除了这些能轻易做到的,我们还应该积极试验,以找到方法来改善 Wasm 最终用户/消费者体验。 eBay 就是一个很好的例子。
利用 Wasm,eBay 最近很好地完善了其移动条形码扫描仪的实现,恰到好处地为客户提供了最优服务( Tech.ebayinc.com,2019)。
首先我们需要了解下“抽象化”。
虽然操作系统抽象化对于构建分布式系统来说是一个糟糕的选择,但编程语言抽象化却更具意义。 (阿帕奇-杜索和阿帕奇-杜索,2018)。Wasm 作为从一开始就使用形式语义设计的第一种主流编程语言,进一步地提供了对现代硬件的抽象化的支持(Rossberg等,2018)。
Wasm 允许在最大量的源代码语言中编写和共享每个单个功能的逻辑。Wasm符合我们熟知的最佳软件原则和惯例(DRY 和 KISS),并提供了必要时在所有设备之间转换可执行代码的方法。
从进程间通信(IPC)角度来看,最主要的抽象化是基于远程程序调用(Remote Procedure Call)的概念,简称 RPC。(Arpaci-Dusseau和Arpaci-Dusseau,2018)。
要实现这种分布式机器之间普遍存在的互操作性,需要具备允许任何应用程序(以任何语言编写)直接从任何其他分布式机器调用服务的功能,就好像它只是调用自己的本地对象一样。 这正是远程过程调用 (RPC) 技术所实现的。
本文的目标是使用 Wasm 和 RPC 在 web 上执行与语言无关的通用代码。
在下一节中,会讲解如何:
安装 Rust
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs (https://sh.rustup.rs/) | shsource $HOME/.cargo/env
创建新的 Rust 项目
cd ~ cargo new --lib add_numbers_via_wavm cd add_numbers_via_wavm
编辑 Cargo.toml 文件; 添加 lib 部分 ,同时也添加依赖项,如下所示
[lib] name = "adding_lib" path = "src/adding.rs" crate-type =["cdylib"][dependencies] serde_json = "1.0"
在命令行中添加必要的 Wasm 软件和配置
rustup target add wasm32-wasi rustup override set nightly
创建一个名为 ~/.cargo/config 的新文件。并将以下构建文本放入这个新创建的配置文件中。
[build] target = "wasm32-wasi"
编写一个我们可以调用的有不同的功能的定制的 Rust 程序。
在下面的例子中,函数“ double”和“ triple” 会分别取一个整数并分别乘以 2 和 3。
use serde_json::json; pub extern fn print(answer: i32){ let the_answer = json!({ "Result": answer}); println!("{}", the_answer.to_string()); } #[no_mangle] pub extern fn double(x: i32){ let z = x * 2; print(z); } #[no_mangle] pub extern fn triple(x: i32){ let z = x * 3; print(z); }
可以使用以下命令编译上面的代码
cargo build --release
这里给大家推荐一个简洁的 C++ RPC 服务器,叫做 [rpcsrv] ( https://github.com/jgarzik/rp... 。 我们要使用这个 C++ RPC 服务器来接受 HTTP POST 并通过 C++ 将它们转换为系统调用。
sudo apt-get update sudo apt-get -y upgrade sudo apt-get install autoconf sudo apt install libevent-2.1-6 sudo apt-get install libevent-dev sudo apt-get install libtool cd ~ git clone https://github.com/jgarzik/rpcsrv.git cd ~/rpcsrv git submodule update --init ./autogen.sh ./configure make sudo make install
使用以下命令开启 RPC 服务
sudo ./rpcsrvd --listen-port 8080
在我们进一步讨论之前,我想简单地讨论一下 JSON 的使用。 我简要地探索了一个关于 单值 的绝妙概念。 Univalue 是一个高性能的 RAII C++ JSON 库和通用值对象类。我之后会找时间针对这个做彻底的研究。
方便起见,我结合使用了 UniValue 和 rapidjson 。 同样,我也需要更多的时间来研究,来找到数据交换和互操作性的最佳方法,我们之后再进行讨论。
下面的代码用于安装 rapidjson 。
cd ~ https://github.com/Tencent/rapidjson.git cd ~/rapidjson git submodule update --init mkdir build cd ~/rapidjson/build/ cmake .. sudo cp -rp ~/rapidjson/include/rapidjson /usr/include/
在安装 rapidjson 之后,我修改了原始 C++ API 文件,以便在 rpcsrvcodebase 中包含 rapidjson 功能。
#include "rapidjson/document.h" #include "rapidjson/writer.h" #include "rapidjson/stringbuffer.h" #include <iostream> using namespace rapidjson;
在这个阶段,我们可以继续在 C++ 代码中使用 rapidjson 功能。 下面是一个示例,演示如何修改 原始 echo 函数
// // RPC "echo" // static UniValue myapi_1_echo(const UniValue & jreq, const UniValue & params) { // Receive and parse incoming parameters string s = params.write(); const char * theJson = s.c_str(); Document d; d.Parse(theJson); // Assign parameters to C++ variables and print to console Value & theService = d["Service Name"]; Value & theType = d["Type"]; Value & theFunctionName = d["Execution"]["FunctionName"]; Value & theArgument = d["Execution"]["Argument"]; cout << endl; cout << "Received a new request to execute a service on Wasm Virtual Machine..." << endl; cout << s.c_str() << endl; cout << endl; cout << "Service Name is: " << theService.GetString() << endl; cout << "Service Type is: " << theType.GetString() << endl; cout << "Wasm function is: " << theFunctionName.GetString() << endl; cout << "Wasm function argument: " << theArgument.GetString() << endl; // Construct and execute the call to Wasm Virtual Machine string commandString = "wavm run --abi=wasi --function="; commandString += theFunctionName.GetString(); commandString += " "; commandString += "~/add_numbers_via_wavm/target/wasm32 wasi / release / adding_lib.wasm "; commandString += " "; commandString += theArgument.GetString(); cout << "/n"; cout << "Executing command ... " << endl; string theWasmResults = execute_function_and_return_output(commandString); // Print the result to console cout << "Results are as follows ...: " << endl; cout << theWasmResults << endl; UniValue result(theWasmResults); cout << "Finished." << endl; // Return the results back to the caller of the RPC return jrpcOk(jreq, result); }
WAVM 使用 LLVM 将 WebAssembly 代码编译成机器代码,其性能接近原生性能。
下面是安装 WAVM的说明
sudo apt-get install gcc sudo apt-get install clang wget https://github.com/WAVM/WAVM/releases/download/nightly%2F2019-11-04/wavm-0.0.0-prerelease-linux.deb sudo apt install ./wavm-0.0.0-prerelease-linux.deb
执行可以由任何能够生成 HTTP POST 的机制执行。 例如,从 Postman 这样的 GUI 到 Linux curl 命令,当然还有像 Python 和 Java 这样的解释和编译代码库。
下面是在 linux 命令行中使用 Curl 的调用代码示例
tpmccallum$ curl --header "Content-Type: application/json" --request POST --data '{"jsonrpc":"2.0","method":"echo","params":{"Service Name": "Double the digits","Type": "Execution","Execution": {"FunctionName": "double","Argument": "10"}}, "id":1}' [http://123.456.78.9:8080/rpc/1](http://localhost:8080/rpc/1)
当查看这个调用代码时,请记住 Rust 程序( Wasm 最早缘起于 Rust) 有两个函数: “ double”和“ triple”。 增加的 RPC 层意味着这些原始函数现在被定义为两个单独的服务。
正如上面所看到的,我们不仅要指定想调用的服务,还要指定所需的单个参数。 当这个 POST 在 web 上执行时,RPC 服务器直接调用 WAVM,然后返回一个 JSON 结果对象给调用代码。
{ "jsonrpc": "2.0", "result": { "Result": 20 }, "id": 1 }
返回对象是完全可配置的,这只是一个返回计算结果的简单示例。
RPC 服务器输出是可选的,这里只是为了演示而创建的。 这里演示了 RPC 服务器可以来回传递 JSON。其他格式也有机会内置到 RPC 层(位于 Rust 和 Wasm 代码之上)。
Received a new request to execute a service on Wasm Virtual Machine... {"Service Name":"Double the digits","Type":"Execution","Execution":{"FunctionName":"double","Argument":"10"}}Service Name is: Double the digits Service Type is: Execution Wasm function is: double Wasm function argument: 10Executing command ...Results are as follows ...: {"Result":20}Finished.
系统设置
sudo apt-get install python-pip pip install json-rpc pip install requests
我们将 Python 传入一段有效的JSON代码,描述我们需要哪种服务。 在这个例子中,我们希望将数字10翻一倍,即调用“ FunctionName” : “ double”和“ Argument” : “10”。
>>>import requests >>>import json >>>url = "http://123.456.78.9:8080/rpc/1" >>>payload = { "jsonrpc":"2.0","method":"echo","params":{"Service Name":"Double the digits","Type": "Execution","Execution": {"FunctionName": "double","Argument": "10"}}, "id":1 } >>>response = requests.post(url, json=payload).json()
现在我们可以看到,响应返回执行 Wasm 的结果,即“ Result” : 20。
>>> print response{u'jsonrpc': u'2.0', u'result': u'{"Result":20}, u'id': 1}
我们可以通过调用另一个服务(即“ FunctionName” : “ triple” ,“ Argument” : “10”)再次尝试这个方法
>>>url = "http://123.456.78.9:8080/rpc/1" >>>payload = { "jsonrpc":"2.0","method":"echo","params":{"Service Name":"Triple the digits","Type": "Execution","Execution": {"FunctionName": "triple","Argument": "10"}}, "id":1 } >>>response = requests.post(url, json=payload).json()
同样,我们可以看到这个响应是所选服务的正确结果。
>>> print response {u'jsonrpc': u'2.0', u'result': u'{"Result":30}', u'id': 1}
本文通过 RPC 演示了如何使用 Wasm 。我是一名热情的开源区块链软件研究人员,也是 SecondState 公司(在达拉斯、奥斯汀、北京和台北设有办公室)的核心开发 https://www.SecondState.io/ 。 如果你想了解更多关于 Wasm 和其他可以提升业务的技术,请通过 电子邮件 或 [GitHub] ( https://github.com/second-sta... 与我们联系。