Mozilla发布可让WebAssembly在网页之外执行的标准系统接口WASI

新一代网页格式WebAssembly提供极佳的执行效率,让浏览器也能够执行像是游戏或是Photoshop这类重量级网页应用程序,而Mozilla要进一步扩展WebAssembly的可移植性,让WebAssembly应用程序顺利跨出浏览器,因此开始推动WebAssembly系统接口WASI,使WebAssembly能以更主动的方式与系统核心沟通。

由于WebAssembly是一个概念机器(Conceptual Machine)而非物理机器的汇编语言,因此可以在不同的平台上执行,而要让WebAssembly在浏览器之外,还能在不同的操作系统上执行,需要一个概念操作系统的系统接口,而这正是Mozilla致力制定WebAssembly系统接口WASI的原因,以扩展WebAssembly到更多的平台。

一般应用程序可以通过系统调用,请求操作系统核心执行特定操作,在多数的设备上,这是程序代码可以访问系统资源的唯一方法,而由于多数开发语言都有标准函示库,因此开发者也不需要知道不同操作系统的实例,只要知道怎么使用接口就行了,当程序代码在编译的时候,工具链会依照程序代码目标系统,选择需要的接口实例,而这个实例则取决于操作系统API的函数,每个操作系统有所区别,像是对Windows机器就会使用Windows API,为Mac或Linux机器编译就会使用POSIX。

但这样的模式却无法套用到WebAssembly上,在WebAssembly编译阶段,系统仍然不知道应用程序的目标操作系统,因此也无法在标准函数库的WebAssembly实例,使用单一操作系统的接口。虽然现在WebAssembly已经可以在浏览器之外执行,但是却使用非正规的方法。

Emscripten编译工具在网页上仿真操作系统接口POSIX,让开发人员特以使用C标准函数库中的函数,为此Emscripten创建了C标准函数库的实例,实例分为两部分,一部分编译成WebAssembly模块,另一部分则以JavaScript中介程序代码实例,而JavaScript中介程序代码会调用浏览器与操作系统沟通。

要在没有浏览器的情况下执行WebAssembly,执行的Runtime需要实例JavaScript中介程序代码中的函数,Mozilla提到,这些JavaScript中介程序代码的接口并非为标准而设计,甚至还对外公开。因此这只能作为暂时的解法,为了WebAssembly生态系统统的长久发展,需要寻求更根本的解决方案。

为了要保持WebAssembly的可移植性以及安全性,Mozilla提出了WebAssembly系统接口解决方案,构建一套模块化的标准接口,而这项工作从最基础的wasi-core开始,wasi-core将包含所有应用程序需要的基础,包括文件、网络链接、时间以及随机数字等POSIX功能,来允许应用程序执行打开、关闭、读取或是写入文件等工作。

但wasi-core也不会涵盖POSIX的所有部分,像是程序概念就不会完全映射到WebAssembly上,而每个WebAssembly引擎也不需要支持像是fork这样的程序操作。 Mozilla表示,模块化的好处在于让利基平台可以只使用适合的WASI部分,像是Rust就能直接在标准函数库使用wasi-core,对C和C++而言,则可以使用C标准函数库实例wasi-sysroot。 Mozilla希望Clang这类编译器也可以与WASI API兼容,像Rust编译器和Emscripten等工具链,把WASI纳入系统实例中。

Mozilla表示,wasi-core是WebAssembly正式跨出网页的第一步,并为其生态系统统创建了良好的基础,而在wasi-core完全标准化之后,还需要解决异步I /O、文件监控与文件锁定等工作。

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