Izpētiet WebAssembly WASI Preview 2 uzlabojumus un ietekmi. Uzziniet, kā šī uzlabotā sistēmas saskarne revolucionizē starpplatformu izstrādi un lietojumprogrammu pārnesamību.
WebAssembly WASI Preview 2: Padziļināts ieskats uzlabotajā sistēmas saskarnē
WebAssembly (Wasm) ir kļuvusi par galveno tehnoloģiju mūsdienu programmatūras izstrādē, solot gandrīz dabīgu veiktspēju smilškastes vidē. Sākotnēji tā galvenokārt koncentrējās uz tīmekļa pārlūkprogrammām, bet nepieciešamība pēc pārnēsājama un droša izpildlaika ārpus pārlūkprogrammas noveda pie WebAssembly sistēmas saskarnes (WASI) izveides. WASI mērķis ir nodrošināt standartizētu saskarni Wasm moduļiem, lai mijiedarbotos ar pamatā esošo operētājsistēmu, ļaujot tiem darboties dažādās platformās. WASI Preview 2 ir nozīmīgs solis uz priekšu šī mērķa sasniegšanā. Šī visaptverošā rokasgrāmata pēta WASI Preview 2 uzlabojumus un ietekmi uz izstrādātājiem un plašāku tehnoloģiju ainavu.
Kas ir WASI?
WebAssembly sistēmas saskarne (WASI) ir modulāra sistēmas saskarne priekš WebAssembly. Tā ir izstrādāta, lai nodrošinātu drošu un pārnēsājamu veidu, kā WebAssembly moduļi var piekļūt operētājsistēmas resursiem, piemēram, failiem, tīkla ligzdām un pulksteņiem. Atšķirībā no tradicionālajiem sistēmas izsaukumiem, WASI koncentrējas uz spējām balstītu drošību, kas nozīmē, ka Wasm modulis var piekļūt tikai tiem resursiem, kuriem tam ir skaidri piešķirta atļauja.
Šī pieeja dramatiski uzlabo drošību salīdzinājumā ar tradicionālajām dabīgajām lietojumprogrammām. WASI lietojumprogramma nevar vienkārši piekļūt jebkuram sistēmas resursam; tai ir jābūt skaidri piešķirtai spējai to darīt. Tas samazina uzbrukuma virsmu un atvieglo Wasm koda izpildes drošības seku izvērtēšanu.
Kāpēc WASI ir svarīgs
WASI risina kritisku nepieciešamību pēc pārnesamības mūsdienu programmatūras izstrādē. Tradicionāli lietojumprogrammas tiek kompilētas konkrētām operētājsistēmām un arhitektūrām. Tas rada fragmentāciju un ierobežo iespēju viegli pārvietot lietojumprogrammas starp dažādām vidēm. WASI piedāvā risinājumu, nodrošinot standartizētu saskarni, kas abstrahē pamatā esošo operētājsistēmu. Galvenās priekšrocības ir:
- Pārnesamība: WASI ļauj Wasm moduļiem darboties uz jebkuras platformas, kas atbalsta WASI, neatkarīgi no pamatā esošās operētājsistēmas vai arhitektūras.
- Drošība: WASI spējām balstītais drošības modelis ierobežo Wasm moduļu piekļuvi sistēmas resursiem, samazinot drošības ievainojamību risku.
- Veiktspēja: Wasm nodrošina gandrīz dabīgu veiktspēju, padarot to piemērotu veiktspējas ziņā kritiskām lietojumprogrammām.
- Modularitāte: WASI ir izstrādāts kā modulārs, ļaujot izstrādātājiem izvēlēties konkrētu sistēmas saskarņu kopu, kas nepieciešama viņu lietojumprogrammai.
Šīs priekšrocības padara WASI par pievilcīgu tehnoloģiju plašam lietojumprogrammu klāstam, tostarp bezservera skaitļošanai, malu skaitļošanai, iegultām sistēmām un darbvirsmas lietojumprogrammām.
Iepazīstinām ar WASI Preview 2
WASI Preview 2 ir nozīmīgs sākotnējās WASI specifikācijas (Preview 1) uzlabojums. Tas ievieš vairākus galvenos uzlabojumus, tostarp pārveidotu I/O modeli, kas balstīts uz asinhronām operācijām, uzlabotu tīklošanas atbalstu un uzlabotas drošības funkcijas. Šie uzlabojumi novērš Preview 1 ierobežojumus un paver ceļu sarežģītākām un robustākām WASI lietojumprogrammām.
Viena no ievērojamākajām izmaiņām Preview 2 ir pāreja uz asinhronu I/O modeli. Preview 1 I/O operācijas bija sinhronas, kas varēja izraisīt bloķēšanu un veiktspējas problēmas. Preview 2 ievieš asinhronas I/O operācijas, ļaujot Wasm moduļiem veikt I/O operācijas, nebloķējot galveno pavedienu. Tas būtiski uzlabo WASI lietojumprogrammu atsaucību un mērogojamību.
Galvenās funkcijas un uzlabojumi WASI Preview 2
Asinhronā I/O (Async I/O)
Asinhronā I/O ir būtisks uzlabojums WASI Preview 2. Atšķirībā no sinhronās I/O, kas bloķē programmas izpildi, līdz I/O operācija ir pabeigta, asinhronā I/O ļauj programmai turpināt izpildi, kamēr I/O operācija notiek. Kad I/O operācija ir pabeigta, programma tiek informēta un var apstrādāt rezultātus.
Šī pieeja piedāvā vairākas priekšrocības:
- Uzlabota veiktspēja: Asinhronā I/O novērš bloķēšanu, nodrošinot labāku atsaucību un caurlaidspēju.
- Mērogojamība: Asinhronā I/O ļauj lietojumprogrammām apstrādāt lielāku skaitu vienlaicīgu I/O operāciju.
- Resursu izmantošana: Asinhronā I/O samazina nepieciešamību pēc vairākiem pavedieniem, uzlabojot resursu izmantošanu.
Piemērs: Iedomājieties servera lietojumprogrammu, kurai jāapstrādā vairāki ienākošie pieprasījumi. Ar sinhrono I/O katrs pieprasījums bloķētu serveri, kamēr tas gaida datu nolasīšanu no tīkla. Ar asinhrono I/O serveris var uzsākt lasīšanas operāciju un turpināt apstrādāt citus pieprasījumus, kamēr dati tiek pārsūtīti. Kad dati pienāk, serveris tiek informēts un var apstrādāt pieprasījumu.
Uzlabots tīklošanas atbalsts
WASI Preview 2 ievieš uzlabotu tīklošanas atbalstu, atvieglojot tīkla lietojumprogrammu izveidi ar WASI. Tīklošanas API nodrošina atbalstu TCP un UDP ligzdām, kā arī DNS izšķiršanai.
Galvenie uzlabojumi ietver:
- Asinhronas tīklošanas operācijas: Tīklošanas operācijas tagad ir asinhronas, nodrošinot nebloķējošu tīkla saziņu.
- Uzlabota kļūdu apstrāde: Tīklošanas API nodrošina detalizētāku informāciju par kļūdām, atvieglojot tīkla problēmu diagnosticēšanu un risināšanu.
- Drošības uzlabojumi: Tīklošanas API ietver drošības funkcijas, piemēram, adrešu filtrēšanu un piekļuves kontroli.
Piemērs: Apsveriet izkliedētu datu bāzes sistēmu, kas izveidota ar WASI. Katrs datu bāzes mezgls var izmantot tīklošanas API, lai sazinātos ar citiem klastera mezgliem. Asinhronās tīklošanas operācijas ļauj mezgliem apstrādāt lielu skaitu vienlaicīgu savienojumu bez bloķēšanas.
WASI-NN: Neironu tīklu inference
WASI-NN ir WASI paplašinājums, kas ļauj WebAssembly moduļiem veikt neironu tīklu inferenci. Tas nodrošina standartizētu saskarni iepriekš apmācītu neironu tīklu modeļu ielādei un izpildei. Tas ļauj izstrādātājiem veidot ar AI darbināmas lietojumprogrammas, kas var darboties uz jebkuras platformas, kas atbalsta WASI.
Galvenās WASI-NN priekšrocības ir:
- Pārnesamība: WASI-NN ļauj neironu tīklu modeļus izpildīt uz jebkuras ar WASI saderīgas platformas.
- Drošība: WASI drošības modelis aizsargā pamatā esošo sistēmu no ļaunprātīgiem neironu tīklu modeļiem.
- Veiktspēja: WASI-NN izmanto aparatūras paātrinājumu, lai nodrošinātu gandrīz dabīgu veiktspēju neironu tīklu inferencei.
Piemērs: Attēlu atpazīšanas lietojumprogrammu, kas izveidota ar WASI-NN, var izvietot dažādās ierīcēs, sākot no viedtālruņiem līdz iegultām sistēmām, neprasot nekādas koda modifikācijas. Lietojumprogramma var ielādēt iepriekš apmācītu attēlu atpazīšanas modeli un izmantot to, lai identificētu objektus attēlos, kas uzņemti ar ierīces kameru.
Uzlabotas drošības funkcijas
Drošība ir galvenais apsvērums WASI dizainā. Preview 2 balstās uz Preview 1 spējām balstīto drošības modeli, pievienojot jaunas funkcijas, lai vēl vairāk uzlabotu drošību. Šīs funkcijas ietver:
- Smalkgraudainas atļaujas: WASI Preview 2 nodrošina smalkgraudaināku kontroli pār atļaujām, kas piešķirtas Wasm moduļiem.
- Resursu ierobežojumi: WASI ļauj iestatīt resursu ierobežojumus Wasm moduļiem, novēršot pārmērīgu resursu patēriņu.
- Smilškastes vide: WASI nodrošina drošu smilškastes vidi Wasm moduļiem, izolējot tos no pamatā esošās sistēmas.
Piemērs: Mākoņskaitļošanas pakalpojumu sniedzējs var izmantot WASI, lai droši izpildītu lietotāja iesniegtu kodu smilškastes vidē. Pakalpojumu sniedzējs var iestatīt resursu ierobežojumus kodam, lai novērstu pārmērīgu resursu patēriņu un traucējumus citiem nomniekiem.
Komponentu modeļa integrācija
WASI Preview 2 ir izstrādāts, lai nevainojami integrētos ar WebAssembly Komponentu modeli. Komponentu modelis ir modulāra sistēma WebAssembly moduļu veidošanai un komponēšanai. Tas ļauj izstrādātājiem izveidot atkārtoti lietojamus komponentus, kurus var viegli apvienot lielākās lietojumprogrammās.
Šī integrācija piedāvā vairākas priekšrocības:
- Modularitāte: Komponentu modelis veicina modularitāti, atvieglojot sarežģītu lietojumprogrammu veidošanu un uzturēšanu.
- Atkārtota lietojamība: Komponentus var atkārtoti izmantot vairākās lietojumprogrammās, samazinot izstrādes laiku un pūles.
- Saderība: Komponentus var rakstīt dažādās valodās un kompilēt uz WebAssembly, nodrošinot savietojamību starp dažādām programmēšanas valodām.
Piemērs: Programmatūras uzņēmums var izveidot atkārtoti lietojamu komponentu bibliotēku, ko var izmantot dažādu lietojumprogrammu veidošanai. Šos komponentus var rakstīt dažādās valodās un kompilēt uz WebAssembly, ļaujot izstrādātājiem izvēlēties labāko valodu katram komponentam.
WASI Preview 2 lietošanas gadījumi
WASI Preview 2 paver plašas iespējas lietojumprogrammām. Šeit ir daži galvenie lietošanas gadījumi:
Bezservera skaitļošana
WASI ir ideāla platforma bezservera skaitļošanai. Tās drošības un pārnesamības funkcijas padara to piemērotu lietotāja iesniegtā koda izpildei smilškastes vidē. Bezservera platformas var izmantot WASI, lai izpildītu dažādās valodās rakstītas funkcijas, nodrošinot poliglota izpildlaika vidi.
Piemērs: Mākoņpakalpojumu sniedzējs var izmantot WASI, lai izveidotu bezservera platformu, kas ļauj izstrādātājiem izvietot funkcijas, kas rakstītas JavaScript, Python un Rust valodās. Funkcijas tiek izpildītas drošā smilškastes vidē, un pakalpojumu sniedzējs ir atbildīgs par pamatā esošās infrastruktūras pārvaldību.
Malu skaitļošana
WASI ir labi piemērots arī malu skaitļošanai. Tā mazais nospiedums un zemās pieskaitāmās izmaksas padara to ideālu lietojumprogrammu darbināšanai ierīcēs ar ierobežotiem resursiem tīkla malā. WASI var izmantot, lai veidotu malu lietojumprogrammas, kas veic datu apstrādi, analīzi un mašīnmācīšanos.
Piemērs: Ražošanas uzņēmums var izmantot WASI, lai izveidotu malu lietojumprogrammu, kas uzrauga tā aprīkojuma veiktspēju. Lietojumprogramma var apkopot datus no sensoriem uz aprīkojuma un izmantot mašīnmācīšanos, lai atklātu anomālijas. Lietojumprogramma darbojas uz maza datora, kas atrodas tuvu aprīkojumam, samazinot datu apstrādes latentumu.
Iegultās sistēmas
WASI var izmantot, lai veidotu lietojumprogrammas iegultām sistēmām. Tā pārnesamība ļauj izstrādātājiem rakstīt kodu vienreiz un izvietot to dažādās iegultās ierīcēs. WASI drošības funkcijas aizsargā iegulto sistēmu no ļaunprātīga koda.
Piemērs: Robotikas uzņēmums var izmantot WASI, lai veidotu lietojumprogrammas saviem robotiem. Lietojumprogrammas var kontrolēt robota kustības, apstrādāt sensoru datus un mijiedarboties ar vidi. Lietojumprogrammas darbojas uz robota iegultā datora, un WASI nodrošina drošu un pārnēsājamu izpildlaika vidi.
Darbvirsmas lietojumprogrammas
WASI var izmantot arī darbvirsmas lietojumprogrammu veidošanai. Tā pārnesamība ļauj izstrādātājiem rakstīt kodu vienreiz un izvietot to dažādās operētājsistēmās. WASI drošības funkcijas aizsargā lietotāja datoru no ļaunprātīga koda.
Piemērs: Programmatūras uzņēmums var izmantot WASI, lai izveidotu starpplatformu darbvirsmas lietojumprogrammu. Lietojumprogrammu var rakstīt vienā valodā un kompilēt uz WebAssembly, un to var izvietot Windows, macOS un Linux bez jebkādām modifikācijām. Uzņēmumi, piemēram, Figma, jau izmanto WebAssembly, lai veidotu augstas veiktspējas darbvirsmas lietojumprogrammas.
Migrēšana no WASI Preview 1 uz Preview 2
Migrēšana no WASI Preview 1 uz Preview 2 prasa dažas koda izmaiņas, jo API ir būtiski atjauninātas. Vissvarīgākās izmaiņas ietver:
- Asinhronā I/O: Visas I/O operācijas tagad ir asinhronas. Jums būs jāatjaunina kods, lai izmantotu jaunās asinhronās I/O API.
- Tīklošanas API: Tīklošanas API ir pārveidots. Jums būs jāatjaunina kods, lai izmantotu jauno tīklošanas API.
- Kļūdu apstrāde: Kļūdu apstrādes mehānisms ir atjaunināts. Jums būs jāatjaunina kods, lai apstrādātu jaunos kļūdu kodus.
WASI kopiena nodrošina dokumentāciju un rīkus, lai palīdzētu izstrādātājiem migrēt savu kodu no Preview 1 uz Preview 2. Pirms migrācijas procesa uzsākšanas ieteicams iepazīties ar šiem resursiem.
Rīki un resursi WASI izstrādei
Ir pieejami dažādi rīki un resursi, lai palīdzētu izstrādātājiem veidot WASI lietojumprogrammas. Tie ietver:
- WASI SDK: WASI SDK nodrošina rīku ķēdi C/C++ koda kompilēšanai uz WebAssembly ar WASI atbalstu.
- Wasmtime: Wasmtime ir atsevišķs WebAssembly izpildlaiks, kas atbalsta WASI.
- Wasmer: Wasmer ir vēl viens WebAssembly izpildlaiks, kas atbalsta WASI.
- WASI kopiena: WASI kopiena nodrošina dokumentāciju, pamācības un piemērus, lai palīdzētu izstrādātājiem sākt darbu ar WASI.
WASI nākotne
WASI ir strauji attīstoša tehnoloģija. Paredzams, ka nākamajās WASI versijās būs vēl vairāk funkciju un uzlabojumu, piemēram:
- Paplašinātas drošības funkcijas: Uzlabotas drošības funkcijas, lai aizsargātu pret arvien sarežģītākiem uzbrukumiem.
- Uzlabota veiktspēja: Turpmākas optimizācijas, lai uzlabotu WASI lietojumprogrammu veiktspēju.
- Atbalsts jaunām valodām: Atbalsts vairākām programmēšanas valodām, padarot WASI pieejamu plašākam izstrādātāju lokam.
- Standartizēts Komponentu modelis: Pilnīga integrācija ar WebAssembly Komponentu modeli, nodrošinot ļoti modulāru un atkārtoti lietojamu lietojumprogrammu izveidi.
WASI ir gatavs kļūt par galveno tehnoloģiju programmatūras izstrādes nākotnē, nodrošinot drošu, pārnēsājamu un augstas veiktspējas lietojumprogrammu izveidi, kas var darboties uz jebkuras platformas.