一分鐘搞明白！快速掌握 Go WebAssembly

來源：腦子進煎魚了

最近因為各種奇怪的原因，更多的接觸到了 WebAssembly。雖然之前很多部落格也翻過寫過各種文章，但總感覺欠些味道。於是今天梳理了一版，和大家一起展開學習。

先來一張經典圖：

WebAssembly 是什麼

以下是 Mozilla 在 MDN 上給出的定義：

WebAssembly（縮寫：Wasm）是一種新的編碼方式，可以在現代的網路瀏覽器中執行 － 它是一種低階的類組合語言，具有緊湊的二進位制格式，可以接近原生的效能執行，併為諸如 C/C++ 等語言提供一個編譯目標，以便它們可以在 Web 上執行。它也被設計為可以與 JavaScript 共存，允許兩者一起工作。

Wasm 官網自己挑出的重點是：

• 是一種基於堆疊的虛擬機器的二進位制指令格式。
• 被設計為程式語言的可移植編譯目標。
• 能夠在網路上部署客戶端和伺服器應用程式。

新編碼方式，可以在瀏覽器中執行。可以以接近原生的效能執行。可以跨語言，例如：C/C++；可以與 JavaScript 共存。

看著是一個不錯的可跨平臺執行的新玩具。

由哪家研發

最早 WebAssembly1.0 基於 asm.js（Javascript 的嚴格子集，靜態型別，取消垃圾回收機制等）的特性集實現。隨後的 WebAssembly2.0 又根據新的標準進行了進一步的延伸和開發。

WebAssembly 的開發團隊分別來自 Mozilla、Google、Microsoft、Apple，代表著四大網路瀏覽器 Firefox、Chrome、Microsoft Edge、Safari。

一些重要的時間線：

• 2015 年 WebAssembly 首次釋出，在上述四大瀏覽器中進行了 Unity 的 Angry Bots（憤怒的機器人）的演示。
• 2017 年 3 月，首次釋出 WebAssembly MVP 版本，預覽版本結束，正式進行釋出，可以理解為 1.0。
• 2018 年 2 月，WebAssembly 工作組（WebAssembly Working Group）釋出了核心規範、JavaScript 介面和 Web API 的三個公開工作草案。
• 2019 年，Chrome 75 釋出，預設啟用 WebAssembly 執行緒。
• 2022 年 6 月，開始釋出 WebAssembly 2.0。

幾家大廠派人一起做的，比較新，近幾年才開始更多的被支援。當前還在 WebAssembly 2.0 的階段，還在發展階段。

1.0 和 2.0 區別之一

直觀上來看，1.0 和 2.0 最大的區別在於：

• 1.0 主要目標是在所有主要瀏覽器中能執行 WebAssembly。根據統一截至 2022 年 10 月 ，96% 的已安裝瀏覽器支援 WebAssembly（1.0 版），基本實現了全覆蓋。
• 讓 WebAssembly 煥發第二春（2.0）的：可以藉助 WASI（WebAssembly System Interfac） 的模組化系統介面，能夠藉此中間產物 .wasm 實現各語言的集合和互相整合。

WebAssembly 2.0 起，邊界更大了，目標完全就是可移植、安全的高階語言。期望應用於瀏覽器、各程式語言、各系統中。

大有一個 JVM 的感覺：

Go 快速上手

在我們快速瞭解了 WebAssembly 的背景後。我們落到實處，看看 Go 語言的 WebAssembly 情況如何，又是如何使用。

Go 目前有兩種使用 WebAssembly 的方式，第一種是使用 syscall/js 標準庫，四捨五入算勉強支援了 WebAssembly 1.0。

程式碼如下：

package main

import "syscall/js"

func main() {
 alert := js.Global().Get("alert")
 alert.Invoke("腦子進煎魚了！")
}

編譯命令：

$ GOOS=js GOARCH=wasm go build -o jianyu.wasm

再使用 JS 中對應 WebAssembly 的呼叫就可以了。

第二種使用方式，是使用開源庫 tinygo-org/tinygo^[1]，其基於 LLM，支援了 WebAssembly1.0/2.0 (WASM/WASI)。

tinygo brew 安裝方式：

$ brew tap tinygo-org/tools
$ brew install tinygo

如果安裝成功，執行 tinygo version 就可以看到版本資訊。

Go wasm 程式碼如下：

import (
 figure "github.com/common-nighthawk/go-figure"
)

//export HelloWorld
func HelloWorld() {
 myFigure := figure.NewFigure("Hello World", "", true)
 myFigure.Print()
}

func main() {}

編譯命令：

tinygo build -o module.wasm -target wasi .

執行成功後，將會在對應目錄編譯出 module.wasm 二進位制檔案，可以由其他的平臺、語言進行使用。

如果你希望在 Go 或其他語言中呼叫所生成的 .wasm，需要找到對應符合 WASI 的庫和規則。

下面是 Go wasmer-go 呼叫 .wasm 的程式碼：

import (
 "fmt"
 "io/ioutil"

 wasmer "github.com/wasmerio/wasmer-go/wasmer"
)

func main() {
 wasmBytes, _ := ioutil.ReadFile("module.wasm")

 store := wasmer.NewStore(wasmer.NewEngine())
 module, _ := wasmer.NewModule(store, wasmBytes)

 wasiEnv, _ := wasmer.NewWasiStateBuilder("wasi-program").
  // Choose according to your actual situation
  // Argument("--foo").
  // Environment("ABC", "DEF").
  // MapDirectory("./", ".").
  Finalize()
 importObject, err := wasiEnv.GenerateImportObject(store, module)
 check(err)

 instance, err := wasmer.NewInstance(module, importObject)
 check(err)

 start, err := instance.Exports.GetWasiStartFunction()
 check(err)
 start()

 HelloWorld, err := instance.Exports.GetFunction("HelloWorld")
 check(err)
 result, _ := HelloWorld()
 fmt.Println(result)
}

func check(e error) {
 if e != nil {
  panic(e)
 }
}

執行成功後會輸出 “Hello World”。

Go 標準庫 syscall/js 標準庫只支援 WebAssembly1.0，只能應用於 JS 相關的場景，並不能被其他語言所整合。

其中 tinygo 實現了 WASI，藉助 WASI 這一標準介面與其他平臺語言互相整合。但 tinygo 並沒有支援所有的 Go 語法特性，具體可以檢視 Go language features^[2]。

這塊需要特別注意，不同語言對 WebAssembly（WASI）的支援程度均不一樣。

其他應用場景

帶火 WebAssembly 的還有一個重要的因素，那就是在各種雲原生的元件上都可以整合和使用，進一步延伸了場景。

例如在 Envoy 和 Istio 上，可以使用 wasm 很方便的將自定義 filter 整合到 Envoy 中，實現 Envoy 代理的功能增強。

總結

今天我們快速的對 WebAssembly 進行了背景瞭解、Go 快速上手、擴充套件場景瞭解等。雖然 WebAssembly 是一個新輪子，也號稱可以藉助 WASI 整合和被整合。

但實際上現在各語言對 WebAssembly 的支援程度都不一樣，像 Go 官方自己提供的標準庫就維護的不怎麼樣，WASI 的 issues 也沒有繼續推進。

甚至在其他語言的互通，現在仍然有著或多或少會導致阻塞無法應用的問題。可能，還需要再過個 3~5 年？

但如此多語言的庫維護，能否長久的迭代和維護。也是一個更大的問題。

參考資料