Serverless的未来WASM
1 什么是WASM
WASM是WebAssembly的缩写，WebAssembly是一种用于基于堆栈虚拟机的二进制指令格式。Wasm 被设计为编程语言的可移植编译目标，支持在Web上为客户端和服务器应用程序服务部署。总结起来WASM是一种可以在现代Web浏览器种运行的新型代码，是一种类似低级汇编的语言，拥有紧凑的二进制格式，能够以接近本机的性能运行。为高级语言（C/C++、Go、Rust、Python等）提供编译目标，通过这种方式Rust编写的程序就可以在Web中运行。WASM和JS可以一起配合工作。
2 WASM的特点
2.1 高效快速
WASM非常的轻量且加载速度极快。WASM的目标是以原生的速度运行，从而充分利用各种平台都拥有的通用硬件能力。使用最常见、最普通的硬件提升软件运行的效率。
2.2 安全
WebAssembly 描述了一个内存安全的沙箱执行环境，甚至可以在现有的 JavaScript 虚拟机中实现。当嵌入到 Web 中时，WebAssembly 将强制执行浏览器的同源和权限安全策略。
2.3 开放可调试
WebAssembly 旨在以文本格式漂亮地打印调试信息，用于调试、测试、实验、优化、学习、教学和手工编写程序（这个有点酷）。在网络上查看 Wasm 模块的源时将使用文本格式（这简直是调试的魔法糖）。
2.4 开放Web平台的一部分
WebAssembly 旨在保持 Web 的无版本、功能测试和向后兼容的特性。WebAssembly 模块能够在JavaScript上下文内外调用，可以访问浏览器的函数。WebAssembly也支持在非浏览器环境运行。
3 WSAI
WASM如此的优秀，伟大的程序员当然不想WASM只能在Web中得到应用，WASM应该在任何系统、设备上得到应用，为此设计了WASM的模块化系统接口WASI，通过标准的接口和主机环境进行交互。
4 运行时
WASM的执行依赖运行时环境，目前字节联盟开发了单机的轻量化运行时wasmtime。wasmtime非常的轻巧，Windows下大小只有2MB左右。
wasmtime的主要特点包括：
轻量：WASM的单机运行时，可按需扩展。微信芯片和大型服务器都是无缝使用。可内嵌到大多数的应用程序。因为轻量可以无处不在。
快：建立在优化的 Cranelift 代码生成器之上，可以在运行时快速生成高质量的机器代码。
可配置：无论您需要提前预编译您的 wasm 还是在运行时解释它，Wasmtime 都能满足您执行 wasm 的所有需求。
WASI支持：支持丰富的API集合，通过WASI标准和主机环境交互。
标准：Wasmtime 通过了官方的 WebAssembly 测试，实现了 wasm 的官方 C API，也实现了未来对 WebAssembly 的提案。 Wasmtime 开发人员也一直密切参与 WebAssembly 标准流程。
5 快速体验
5.1 使用Rust编写WASM
可以使用rust工具将rust源码编译为wasm，所以我们可以用Rust语言编写程序，然后编译成wasm格式，然后使用wasmtime运行wasm或者在其他语言比如Go中运行wasm,这听起来是不是很酷，下面以一个简单的程序进行说明。
第一步：将WebAssembly设置为cargo编译的目标对象
rustup target add wasm32-wasi
第二步：创建一个简单的Rust项目
cargo new hello-wasm
将main.rs函数修改为如下：
fn main() {
println!("Hello, WASM")
}
第三步：将Rust代码编译成WASM
cargo build --target wasm32-wasi
在hello-wasm/target/wasm32-wasi/debug目录下可以找到编译后的文件hello-wasm.wasm
5.2 使用wasmtime运行wasm
在hello-wasm.wasm所在的目录打开命令行，执行下面的命令运行wasm：
wasmtime hello-wasm.wasm
屏幕上将会正确打印：Hello, WASM
检查wasmtime是否正确安装
下面我们按照WASM的规范编写一个计算最大公约数gcd的函数，然后使用多种熟悉的编程语言去调用gcd函数。
gcd.wat的内容如下：
(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 $gcd))
)
5.3 使用Rust运行gcd函数
第一步：创建gcd项目
cargo new gcd
第二步：添加依赖
[dependencies]
wasmtime = "0.31.0"
anyhow = "1.0.45"
第三步：编写main.rs代码运行gcd函数
use anyhow::Result;
use wasmtime::*;
fn main() -> Result<()> {
let mut store = Store::<()>::default();
let module = Module::from_file(store.engine(), "gcd.wat")?;
let instance = Instance::new(&mut store, &module, &[])?;
let gcd = instance.get_typed_func::<(i32, i32), i32, _>(&mut store, "gcd")?;
println!("gcd(6, 27) = {}", gcd.call(&mut store, (6, 27))?);
Ok(())
}
第四步：运行程序查看输出结果
cargo run
程序将会输出：
gcd(6, 27) = 3
5.4 使用Bash运行wasm
第一步：编写gcd.sh运行gcd函数
#!/bin/bash
function gcd() {
# Cast to number; default = 0
local x=$(($1))
local y=$(($2))
# Invoke GCD from module; suppress stderr
local result=$(wasmtime gcd.wat --invoke gcd $x $y 2>/dev/null)
echo "$result"
}
# main
for num in "27 6" "6 27" "42 12"; do
set -- $num
echo "gcd($1, $2) = $(gcd "$1" "$2")"
done
第二步：运行gcd.sh
sh gcd.sh
程序将会输出：
gcd(27, 6) = 3
gcd(6, 27) = 3
gcd(42, 12) = 6
5.5 使用Python运行gcd
第一步：安装wasmtime
pip install wasmtime
第二步：编写gcd.py代码运行gcd函数
from wasmtime import Store, Module, Instance
store = Store()
module = Module.from_file(store.engine, 'gcd.wat')
instance = Instance(store, module, [])
gcd = instance.exports(store)["gcd"]
print("gcd(6, 27) = %d" % gcd(store, 6, 27))
第三步：运行gcd.py
python gcd.py
程序将会输出：
gcd(6, 27) = 3
