Avastage WebAssembly WASI Preview 2 edasiarendused ja mõjud. Uurige, kuidas see täiustatud süsteemiliides muudab platvormiülest arendust ja rakenduste teisaldatavust.
WebAssembly WASI Preview 2: Süvaülevaade täiustatud süsteemiliidesest
WebAssembly (Wasm) on kujunenud kaasaegse tarkvaraarenduse keskseks tehnoloogiaks, mis lubab peaaegu loomulikku jõudlust liivakastikeskkonnas. Algselt keskenduti peamiselt veebibrauseritele, kuid vajadus teisaldatava ja turvalise käituskeskkonna järele väljaspool brauserit viis WebAssembly süsteemiliidese (WASI) loomiseni. WASI eesmärk on pakkuda standardiseeritud liidest Wasm-moodulitele suhtlemiseks aluseks oleva operatsioonisüsteemiga, võimaldades neil töötada erinevatel platvormidel. WASI Preview 2 on märkimisväärne samm edasi selle eesmärgi saavutamisel. See põhjalik juhend uurib WASI Preview 2 täiustusi ja mõjusid arendajatele ning laiemale tehnoloogiamaastikule.
Mis on WASI?
WebAssembly süsteemiliides (WASI) on modulaarne süsteemiliides WebAssembly jaoks. See on loodud pakkuma turvalist ja teisaldatavat viisi WebAssembly moodulitele juurdepääsuks operatsioonisüsteemi ressurssidele, nagu failid, võrgupesad ja kellad. Erinevalt traditsioonilistest süsteemikutsetest keskendub WASI võimekuspõhisele turvalisusele, mis tähendab, et Wasm-moodul pääseb juurde ainult neile ressurssidele, mille kasutamiseks talle on selgesõnaline luba antud.
See lähenemine parandab turvalisust dramaatiliselt võrreldes traditsiooniliste natiivrakendustega. WASI rakendus ei saa lihtsalt süsteemi mis tahes ressursile ligi pääseda; talle peab selleks olema selgesõnaliselt antud võimekus. See vähendab rünnakupinda ja muudab Wasm-koodi käitamise turvamõjude üle arutlemise lihtsamaks.
Miks on WASI oluline?
WASI lahendab kriitilise vajaduse teisaldatavuse järele kaasaegses tarkvaraarenduses. Traditsiooniliselt kompileeritakse rakendused konkreetsete operatsioonisüsteemide ja arhitektuuride jaoks. See tekitab killustatust ja piirab võimalust rakendusi erinevate keskkondade vahel lihtsalt liigutada. WASI pakub lahendust, pakkudes standardiseeritud liidest, mis abstraheerib aluseks oleva operatsioonisüsteemi. Peamised eelised on järgmised:
- Teisaldatavus: WASI võimaldab Wasm-moodulitel töötada mis tahes platvormil, mis toetab WASI-t, olenemata aluseks olevast operatsioonisüsteemist või arhitektuurist.
- Turvalisus: WASI võimekuspõhine turvamudel piirab Wasm-moodulite juurdepääsu süsteemi ressurssidele, vähendades turvaaukude riski.
- Jõudlus: Wasm pakub peaaegu loomulikku jõudlust, muutes selle sobivaks jõudluskriitiliste rakenduste jaoks.
- Modulaarsus: WASI on loodud modulaarsena, võimaldades arendajatel valida konkreetse süsteemiliideste komplekti, mida nende rakendus vajab.
Need eelised muudavad WASI köitvaks tehnoloogiaks paljude rakenduste jaoks, sealhulgas serverivaba andmetöötlus, servaarvutus, manussüsteemid ja töölauarakendused.
Tutvustame WASI Preview 2
WASI Preview 2 on märkimisväärne uuendus algsele WASI spetsifikatsioonile (Preview 1). See toob kaasa mitmeid olulisi täiustusi, sealhulgas uuendatud I/O-mudeli, mis põhineb asünkroonsetel operatsioonidel, täiustatud võrgutoe ja paremad turvaelemendid. Need täiustused lahendavad Preview 1 piirangud ja sillutavad teed keerukamate ja robustsemate WASI rakenduste jaoks.
Üks märkimisväärsemaid muudatusi Preview 2-s on üleminek asünkroonsele I/O-mudelile. Preview 1-s olid I/O-operatsioonid sünkroonsed, mis võis põhjustada blokeerimist ja jõudlusprobleeme. Preview 2 tutvustab asünkroonseid I/O-operatsioone, mis võimaldavad Wasm-moodulitel sooritada I/O-operatsioone põhilõime blokeerimata. See parandab märkimisväärselt WASI rakenduste reageerimisvõimet ja skaleeritavust.
WASI Preview 2 peamised funktsioonid ja täiustused
Asünkroonne I/O (Async I/O)
Asünkroonne I/O on WASI Preview 2 oluline täiustus. Erinevalt sünkroonsest I/O-st, mis blokeerib programmi täitmise kuni I/O-operatsiooni lõpuleviimiseni, võimaldab asünkroonne I/O programmil jätkata täitmist, kuni I/O-operatsioon on pooleli. Kui I/O-operatsioon lõpeb, teavitatakse programmi ja see saab tulemusi töödelda.
See lähenemine pakub mitmeid eeliseid:
- Parem jõudlus: Async I/O väldib blokeerimist, mis toob kaasa parema reageerimisvõime ja läbilaskevõime.
- Skaleeritavus: Async I/O võimaldab rakendustel hallata suuremat arvu samaaegseid I/O-operatsioone.
- Ressursside kasutamine: Async I/O vähendab vajadust mitme lõime järele, parandades ressursside kasutamist.
Näide: Kujutage ette serverirakendust, mis peab haldama mitut sissetulevat päringut. Sünkroonse I/O-ga blokeeriks iga päring serveri, kuni see ootab andmete lugemist võrgust. Asünkroonse I/O-ga saab server algatada lugemisoperatsiooni ja jätkata teiste päringute töötlemist andmete edastamise ajal. Kui andmed saabuvad, teavitatakse serverit ja see saab päringu töödelda.
Täiustatud võrgutugi
WASI Preview 2 pakub täiustatud võrgutuge, mis muudab võrgupõhiste rakenduste ehitamise WASI-ga lihtsamaks. Võrgu-API pakub tuge TCP ja UDP pesadele ning DNS-i lahendamisele.
Peamised täiustused hõlmavad:
- Asünkroonsed võrguoperatsioonid: Võrguoperatsioonid on nüüd asünkroonsed, võimaldades mitteblokeerivat võrgusuhtlust.
- Parem veakäsitlus: Võrgu-API pakub üksikasjalikumat veateavet, mis muudab võrguprobleemide diagnoosimise ja lahendamise lihtsamaks.
- Turvatäiustused: Võrgu-API sisaldab turvaelemente, nagu aadresside filtreerimine ja juurdepääsukontroll.
Näide: Mõelge hajutatud andmebaasisüsteemile, mis on ehitatud WASI-ga. Iga andmebaasisõlm saab kasutada võrgu-API-d teiste klastri sõlmedega suhtlemiseks. Asünkroonsed võrguoperatsioonid võimaldavad sõlmedel hallata suurt hulka samaaegseid ühendusi ilma blokeerimata.
WASI-NN: Närvivõrgu järeldamine
WASI-NN on WASI laiendus, mis võimaldab WebAssembly moodulitel teostada närvivõrgu järeldamist. See pakub standardiseeritud liidest eelkoolitatud närvivõrgu mudelite laadimiseks ja käivitamiseks. See võimaldab arendajatel luua tehisintellektil põhinevaid rakendusi, mis töötavad mis tahes platvormil, mis toetab WASI-t.
WASI-NN-i peamised eelised on järgmised:
- Teisaldatavus: WASI-NN võimaldab närvivõrgu mudeleid käivitada mis tahes WASI-ühilduval platvormil.
- Turvalisus: WASI turvamudel kaitseb aluseks olevat süsteemi pahatahtlike närvivõrgu mudelite eest.
- Jõudlus: WASI-NN kasutab riistvarakiirendust, et pakkuda närvivõrgu järeldamisel peaaegu loomulikku jõudlust.
Näide: WASI-NN-iga ehitatud pildituvastusrakendust saab kasutada mitmesugustel seadmetel, alates nutitelefonidest kuni manussüsteemideni, ilma et oleks vaja koodi muuta. Rakendus saab laadida eelkoolitatud pildituvastusmudeli ja kasutada seda seadme kaameraga jäädvustatud piltidel objektide tuvastamiseks.
Täiustatud turvaelemendid
Turvalisus on WASI disaini keskne murekoht. Preview 2 tugineb Preview 1 võimekuspõhisele turvamudelile, lisades uusi funktsioone turvalisuse edasiseks parandamiseks. Need funktsioonid hõlmavad:
- Peeneteralised õigused: WASI Preview 2 võimaldab peeneteralisemat kontrolli Wasm-moodulitele antud õiguste üle.
- Ressursipiirangud: WASI võimaldab seada Wasm-moodulitele ressursipiiranguid, vältides liigset ressursside tarbimist.
- Liivakast: WASI pakub Wasm-moodulitele turvalist liivakastikeskkonda, isoleerides need aluseks olevast süsteemist.
Näide: Pilvandmetöötluse pakkuja saab kasutada WASI-t kasutaja pakutud koodi turvaliseks käivitamiseks liivakastikeskkonnas. Pakkuja saab seada koodile ressursipiirangud, et vältida liigset ressursside tarbimist ja teiste rentnike segamist.
Komponendimudeli integratsioon
WASI Preview 2 on loodud sujuvaks integreerimiseks WebAssembly komponendimudeliga. Komponendimudel on modulaarne süsteem WebAssembly moodulite ehitamiseks ja komponeerimiseks. See võimaldab arendajatel luua korduvkasutatavaid komponente, mida saab hõlpsasti suuremateks rakendusteks kokku panna.
See integratsioon pakub mitmeid eeliseid:
- Modulaarsus: Komponendimudel soodustab modulaarsust, muutes keerukate rakenduste ehitamise ja hooldamise lihtsamaks.
- Korduvkasutatavus: Komponente saab taaskasutada mitmes rakenduses, vähendades arendusaega ja -vaeva.
- Koostöövõime: Komponente saab kirjutada erinevates keeltes ja kompileerida WebAssembly'sse, mis võimaldab erinevate programmeerimiskeelte vahelist koostööd.
Näide: Tarkvarafirma saab ehitada korduvkasutatavate komponentide teegi, mida saab kasutada mitmesuguste rakenduste loomiseks. Neid komponente saab kirjutada erinevates keeltes ja kompileerida WebAssembly'sse, mis võimaldab arendajatel valida iga komponendi jaoks parima keele.
WASI Preview 2 kasutusjuhud
WASI Preview 2 avab rakendustele laia valiku võimalusi. Siin on mõned peamised kasutusjuhud:
Serverivaba andmetöötlus
WASI on ideaalne platvorm serverivabaks andmetöötluseks. Selle turvalisuse ja teisaldatavuse funktsioonid muudavad selle hästi sobivaks kasutaja pakutud koodi käivitamiseks liivakastikeskkonnas. Serverivabad platvormid saavad kasutada WASI-t erinevates keeltes kirjutatud funktsioonide käivitamiseks, pakkudes polüglotset käituskeskkonda.
Näide: Pilveteenuse pakkuja saab kasutada WASI-t serverivaba platvormi ehitamiseks, mis võimaldab arendajatel juurutada JavaScriptis, Pythonis ja Rustis kirjutatud funktsioone. Funktsioonid käivitatakse turvalises liivakastikeskkonnas ja pakkuja vastutab aluseks oleva infrastruktuuri haldamise eest.
Servaarvutus
WASI sobib hästi ka servaarvutuseks. Selle väike jalajälg ja madalad üldkulud muudavad selle ideaalseks rakenduste käivitamiseks piiratud ressurssidega seadmetes võrgu servas. WASI-t saab kasutada servarakenduste ehitamiseks, mis teostavad andmetöötlust, analüütikat ja masinõpet.
Näide: Tootmisettevõte saab kasutada WASI-t servarakenduse ehitamiseks, mis jälgib oma seadmete jõudlust. Rakendus saab koguda andmeid seadmete anduritelt ja kasutada masinõpet anomaaliate tuvastamiseks. Rakendus töötab väikeses arvutis, mis asub seadmete lähedal, vähendades andmetöötluse latentsust.
Manussüsteemid
WASI-t saab kasutada rakenduste ehitamiseks manussüsteemidele. Selle teisaldatavus võimaldab arendajatel kirjutada koodi üks kord ja juurutada selle mitmesugustele manustatud seadmetele. WASI turvaelemendid kaitsevad manussüsteemi pahatahtliku koodi eest.
Näide: Robootikafirma saab kasutada WASI-t oma robotite jaoks rakenduste ehitamiseks. Rakendused saavad juhtida roboti liikumist, töödelda anduriandmeid ja suhelda keskkonnaga. Rakendused töötavad roboti manussüsteemis ning WASI pakub turvalist ja teisaldatavat käituskeskkonda.
Töölauarakendused
WASI-t saab kasutada ka töölauarakenduste ehitamiseks. Selle teisaldatavus võimaldab arendajatel kirjutada koodi üks kord ja juurutada selle erinevatele operatsioonisüsteemidele. WASI turvaelemendid kaitsevad kasutaja arvutit pahatahtliku koodi eest.
Näide: Tarkvarafirma saab kasutada WASI-t platvormiülese töölauarakenduse ehitamiseks. Rakenduse saab kirjutada ühes keeles ja kompileerida WebAssembly'sse ning seda saab juurutada Windowsis, macOS-is ja Linuxis ilma muudatusi tegemata. Ettevõtted nagu Figma kasutavad juba WebAssembly't suure jõudlusega töölauarakenduste loomiseks.
Üleminek WASI Preview 1-lt Preview 2-le
Üleminek WASI Preview 1-lt Preview 2-le nõuab mõningaid koodimuudatusi, kuna API-sid on oluliselt uuendatud. Kõige olulisemad muudatused hõlmavad:
- Asünkroonne I/O: Kõik I/O-operatsioonid on nüüd asünkroonsed. Peate oma koodi uuendama, et kasutada uusi asünkroonseid I/O API-sid.
- Võrgu-API: Võrgu-API on ümber kujundatud. Peate oma koodi uuendama, et kasutada uut võrgu-API-d.
- Veakäsitlus: Veakäsitluse mehhanismi on uuendatud. Peate oma koodi uuendama, et käsitleda uusi veakoode.
WASI kogukond pakub dokumentatsiooni ja tööriistu, mis aitavad arendajatel oma koodi Preview 1-lt Preview 2-le üle viia. Enne migreerimisprotsessi alustamist on soovitatav tutvuda nende ressurssidega.
Tööriistad ja ressursid WASI arendamiseks
Arendajatele on WASI rakenduste ehitamiseks saadaval mitmesuguseid tööriistu ja ressursse. Nende hulka kuuluvad:
- WASI SDK: WASI SDK pakub tööriistaketti C/C++ koodi kompileerimiseks WebAssembly'sse koos WASI toega.
- Wasmtime: Wasmtime on eraldiseisev WebAssembly käituskeskkond, mis toetab WASI-t.
- Wasmer: Wasmer on teine WebAssembly käituskeskkond, mis toetab WASI-t.
- WASI kogukond: WASI kogukond pakub dokumentatsiooni, õpetusi ja näiteid, et aidata arendajatel WASI-ga alustada.
WASI tulevik
WASI on kiiresti arenev tehnoloogia. Tulevastelt WASI versioonidelt oodatakse veelgi rohkem funktsioone ja täiustusi, näiteks:
- Täiustatud turvaelemendid: Täiustatud turvaelemendid kaitseks üha keerukamate rünnakute eest.
- Parem jõudlus: Edasised optimeerimised WASI rakenduste jõudluse parandamiseks.
- Uute keelte tugi: Tugi rohkemate programmeerimiskeelte jaoks, muutes WASI kättesaadavaks laiemale arendajate ringile.
- Standardiseeritud komponendimudel: Täielik integreerimine WebAssembly komponendimudeliga, mis võimaldab luua väga modulaarseid ja korduvkasutatavaid rakendusi.
WASI on valmis saama tarkvaraarenduse tuleviku võtmetehnoloogiaks, võimaldades luua turvalisi, teisaldatavaid ja suure jõudlusega rakendusi, mis töötavad mis tahes platvormil.