వెబ్ అసెంబ్లీ (Wasm) హోస్ట్ బైండింగ్స్ యొక్క మూల సూత్రాలను అన్వేషించండి. రస్ట్, C++, మరియు Go తో ఉన్నత-స్థాయి భాషా ఏకీకరణను తెలుసుకోండి. కాంపోనెంట్ మోడల్‌తో భవిష్యత్తు గురించి తెలుసుకోండి.
ప్రపంచాలను కలుపుతూ: వెబ్ అసెంబ్లీ హోస్ట్ బైండింగ్స్ మరియు లాంగ్వేజ్ రన్‌టైమ్ ఇంటిగ్రేషన్‌పై లోతైన విశ్లేషణ
వెబ్ అసెంబ్లీ (Wasm) ఒక విప్లవాత్మక సాంకేతికతగా ఉద్భవించింది, ఇది వెబ్ బ్రౌజర్‌ల నుండి క్లౌడ్ సర్వర్‌లు మరియు ఎడ్జ్ పరికరాల వరకు విభిన్న వాతావరణాలలో సజావుగా నడిచే పోర్టబుల్, అధిక-పనితీరు గల మరియు సురక్షితమైన కోడ్ యొక్క భవిష్యత్తును వాగ్దానం చేస్తుంది. దాని మూలంలో, Wasm అనేది స్టాక్-ఆధారిత వర్చువల్ మెషీన్ కోసం ఒక బైనరీ ఇన్స్ట్రక్షన్ ఫార్మాట్. అయితే, Wasm యొక్క నిజమైన శక్తి దాని గణన వేగంలో మాత్రమే కాదు; అది దాని చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచంతో సంವಹించే సామర్థ్యంలో ఉంది. ఈ పరస్పర చర్య, అయితే, ప్రత్యక్షంగా ఉండదు. ఇది హోస్ట్ బైండింగ్స్ అని పిలువబడే ఒక క్లిష్టమైన యంత్రాంగం ద్వారా జాగ్రత్తగా మధ్యవర్తిత్వం చేయబడుతుంది.
ఒక Wasm మాడ్యూల్, దాని రూపకల్పన ప్రకారం, ఒక సురక్షితమైన శాండ్‌బాక్స్‌లో బందీగా ఉంటుంది. ఇది నెట్‌వర్క్‌ను యాక్సెస్ చేయలేదు, ఫైల్‌ను చదవలేదు, లేదా వెబ్ పేజీ యొక్క డాక్యుమెంట్ ఆబ్జెక్ట్ మోడల్ (DOM)ను స్వయంగా మార్చలేదు. ఇది కేవలం దాని స్వంత వివిక్త మెమరీ స్పేస్‌లోని డేటాపై గణనలను మాత్రమే చేయగలదు. హోస్ట్ బైండింగ్స్ అనేవి సురక్షితమైన గేట్‌వే, ఇది శాండ్‌బాక్స్ చేయబడిన Wasm కోడ్ ("గెస్ట్") అది నడుస్తున్న వాతావరణంతో ("హోస్ట్") కమ్యూనికేట్ చేయడానికి అనుమతించే చక్కగా నిర్వచించబడిన API ఒప్పందం.
ఈ వ్యాసం వెబ్ అసెంబ్లీ హోస్ట్ బైండింగ్స్ యొక్క సమగ్ర అన్వేషణను అందిస్తుంది. మనం వాటి ప్రాథమిక యంత్రాంగాలను విశ్లేషిస్తాము, ఆధునిక భాషా టూల్‌చెయిన్‌లు వాటి సంక్లిష్టతలను ఎలా దూరం చేస్తాయో పరిశీలిస్తాము మరియు విప్లవాత్మక వెబ్ అసెంబ్లీ కాంపోనెంట్ మోడల్‌తో భవిష్యత్తు వైపు చూస్తాము. మీరు సిస్టమ్స్ ప్రోగ్రామర్, వెబ్ డెవలపర్, లేదా క్లౌడ్ ఆర్కిటెక్ట్ అయినా, హోస్ట్ బైండింగ్స్‌ను అర్థం చేసుకోవడం Wasm యొక్క పూర్తి సామర్థ్యాన్ని అన్‌లాక్ చేయడానికి కీలకం.
శాండ్‌బాక్స్‌ను అర్థం చేసుకోవడం: హోస్ట్ బైండింగ్స్ ఎందుకు అవసరం
హోస్ట్ బైండింగ్స్‌ను ప్రశంసించాలంటే, ముందుగా Wasm యొక్క భద్రతా నమూనాను అర్థం చేసుకోవాలి. ప్రాథమిక లక్ష్యం విశ్వసనీయం కాని కోడ్‌ను సురక్షితంగా అమలు చేయడం. Wasm అనేక కీలక సూత్రాల ద్వారా దీనిని సాధిస్తుంది:
- మెమరీ ఐసోలేషన్: ప్రతి Wasm మాడ్యూల్ లీనియర్ మెమరీ అని పిలువబడే ఒక ప్రత్యేక మెమరీ బ్లాక్‌పై పనిచేస్తుంది. ఇది ముఖ్యంగా బైట్‌ల యొక్క ఒక పెద్ద, నిరంతర శ్రేణి. Wasm కోడ్ ఈ శ్రేణిలో స్వేచ్ఛగా చదవగలదు మరియు వ్రాయగలదు, కానీ ఇది నిర్మాణపరంగా దాని వెలుపల ఏ మెమరీని యాక్సెస్ చేయలేదు. అలా చేయడానికి చేసే ఏ ప్రయత్నమైనా ట్రాప్‌కు (మాడ్యూల్ యొక్క తక్షణ ముగింపు) దారితీస్తుంది.
- సామర్థ్యం-ఆధారిత భద్రత: ఒక Wasm మాడ్యూల్‌కు స్వాభావిక సామర్థ్యాలు ఉండవు. హోస్ట్ దానికి స్పష్టంగా అనుమతి ఇస్తే తప్ప అది ఏ సైడ్ ఎఫెక్ట్స్‌నూ చేయలేదు. హోస్ట్ ఈ సామర్థ్యాలను Wasm మాడ్యూల్ ఇంపోర్ట్ చేసి కాల్ చేయగల ఫంక్షన్‌లను బహిర్గతం చేయడం ద్వారా అందిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఒక హోస్ట్ కన్సోల్‌కు ప్రింట్ చేయడానికి `log_message` ఫంక్షన్‌ను లేదా నెట్‌వర్క్ అభ్యర్థన చేయడానికి `fetch_data` ఫంక్షన్‌ను అందించవచ్చు.
ఈ డిజైన్ శక్తివంతమైనది. కేవలం గణిత గణనలను చేసే Wasm మాడ్యూల్‌కు ఇంపోర్ట్ చేయబడిన ఫంక్షన్‌లు అవసరం లేదు మరియు సున్నా I/O ప్రమాదాన్ని కలిగి ఉంటుంది. డేటాబేస్‌తో సంವಹించాల్సిన మాడ్యూల్‌కు, కనిష్ట అధికారం సూత్రాన్ని అనుసరించి, అలా చేయడానికి అవసరమైన నిర్దిష్ట ఫంక్షన్‌లు మాత్రమే ఇవ్వబడతాయి.
హోస్ట్ బైండింగ్స్ ఈ సామర్థ్యం-ఆధారిత నమూనా యొక్క ఖచ్చితమైన అమలు. అవి శాండ్‌బాక్స్ సరిహద్దు అంతటా కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్‌ను ఏర్పరిచే ఇంపోర్ట్ మరియు ఎగుమతి చేయబడిన ఫంక్షన్‌ల సమితి.
హోస్ట్ బైండింగ్స్ యొక్క మూల యంత్రాంగాలు
అత్యల్ప స్థాయిలో, వెబ్ అసెంబ్లీ స్పెసిఫికేషన్ కమ్యూనికేషన్ కోసం ఒక సరళమైన మరియు సొగసైన యంత్రాంగాన్ని నిర్వచిస్తుంది: కేవలం కొన్ని సాధారణ సంఖ్యా రకాలను మాత్రమే పంపగల ఫంక్షన్‌ల ఇంపోర్ట్‌లు మరియు ఎక్స్‌పోర్ట్‌లు.
ఇంపోర్ట్స్ మరియు ఎక్స్‌పోర్ట్స్: ఫంక్షనల్ హ్యాండ్‌షేక్
కమ్యూనికేషన్ ఒప్పందం రెండు యంత్రాంగాల ద్వారా స్థాపించబడింది:
- ఇంపోర్ట్స్: ఒక Wasm మాడ్యూల్ హోస్ట్ ఎన్విరాన్‌మెంట్ నుండి దానికి అవసరమైన ఫంక్షన్‌ల సెట్‌ను ప్రకటిస్తుంది. హోస్ట్ మాడ్యూల్‌ను ఇన్‌స్టాన్షియేట్ చేసినప్పుడు, అది ఈ ఇంపోర్ట్ చేయబడిన ఫంక్షన్‌ల కోసం అమలులను అందించాలి. అవసరమైన ఇంపోర్ట్ అందించబడకపోతే, ఇన్‌స్టాన్షియేషన్ విఫలమవుతుంది.
- ఎక్స్‌పోర్ట్స్: ఒక Wasm మాడ్యూల్ హోస్ట్‌కు అందించే ఫంక్షన్‌లు, మెమరీ బ్లాక్‌లు, లేదా గ్లోబల్ వేరియబుల్స్ యొక్క సెట్‌ను ప్రకటిస్తుంది. ఇన్‌స్టాన్షియేషన్ తర్వాత, హోస్ట్ Wasm ఫంక్షన్‌లను కాల్ చేయడానికి లేదా దాని మెమరీని మార్చడానికి ఈ ఎక్స్‌పోర్ట్‌లను యాక్సెస్ చేయగలదు.
వెబ్ అసెంబ్లీ టెక్స్ట్ ఫార్మాట్ (WAT)లో, ఇది సూటిగా కనిపిస్తుంది. ఒక మాడ్యూల్ హోస్ట్ నుండి ఒక లాగింగ్ ఫంక్షన్‌ను ఇంపోర్ట్ చేయవచ్చు:
ఉదాహరణ: WATలో హోస్ట్ ఫంక్షన్‌ను ఇంపోర్ట్ చేయడం
(module
(import "env" "log_number" (func $log (param i32)))
...
)
మరియు అది హోస్ట్ కాల్ చేయడానికి ఒక ఫంక్షన్‌ను ఎక్స్‌పోర్ట్ చేయవచ్చు:
ఉదాహరణ: WATలో గెస్ట్ ఫంక్షన్‌ను ఎక్స్‌పోర్ట్ చేయడం
(module
...
(func $add (param $a i32) (param $b i32) (result i32)
local.get $a
local.get $b
i32.add
)
(export "add" (func $add))
)
హోస్ట్, సాధారణంగా బ్రౌజర్ సందర్భంలో జావాస్క్రిప్ట్‌లో వ్రాయబడి, `log_number` ఫంక్షన్‌ను అందించి, `add` ఫంక్షన్‌ను ఇలా కాల్ చేస్తుంది:
ఉదాహరణ: Wasm మాడ్యూల్‌తో సంభాషించే జావాస్క్రిప్ట్ హోస్ట్
const importObject = {
env: {
log_number: (num) => {
console.log("Wasm module logged:", num);
}
}
};
const response = await fetch('module.wasm');
const { instance } = await WebAssembly.instantiateStreaming(response, importObject);
const result = instance.exports.add(40, 2);
// result is 42
డేటా అగాధం: లీనియర్ మెమరీ సరిహద్దును దాటడం
పై ఉదాహరణ సంపూర్ణంగా పనిచేస్తుంది ఎందుకంటే మనం కేవలం సాధారణ సంఖ్యలను (i32, i64, f32, f64) మాత్రమే పంపుతున్నాము, ఇవి Wasm ఫంక్షన్‌లు నేరుగా అంగీకరించగల లేదా తిరిగి ఇవ్వగల ఏకైక రకాలు. కానీ స్ట్రింగ్‌లు, అర్రేలు, స్ట్రక్ట్‌లు లేదా JSON ఆబ్జెక్ట్‌ల వంటి సంక్లిష్ట డేటా గురించి ఏమిటి?
ఇది హోస్ట్ బైండింగ్స్ యొక్క ప్రాథమిక సవాలు: కేవలం సంఖ్యలను ఉపయోగించి సంక్లిష్ట డేటా నిర్మాణాలను ఎలా సూచించాలి. దీనికి పరిష్కారం ఏదైనా C లేదా C++ ప్రోగ్రామర్‌కు సుపరిచితమైన ఒక పద్ధతి: పాయింటర్లు మరియు పొడవులు.
ప్రక్రియ ఈ క్రింది విధంగా పనిచేస్తుంది:
- గెస్ట్ నుండి హోస్ట్‌కు (ఉదా., ఒక స్ట్రింగ్‌ను పంపడం):
- Wasm గెస్ట్ సంక్లిష్ట డేటాను (ఉదా., ఒక UTF-8 ఎన్‌కోడ్ చేయబడిన స్ట్రింగ్) దాని స్వంత లీనియర్ మెమరీలో వ్రాస్తుంది.
- గెస్ట్ ఒక ఇంపోర్ట్ చేయబడిన హోస్ట్ ఫంక్షన్‌ను కాల్ చేస్తుంది, రెండు సంఖ్యలను పంపుతుంది: ప్రారంభ మెమరీ చిరునామా ("పాయింటర్") మరియు బైట్‌లలో డేటా యొక్క పొడవు.
- హోస్ట్ ఈ రెండు సంఖ్యలను అందుకుంటుంది. అప్పుడు అది Wasm మాడ్యూల్ యొక్క లీనియర్ మెమరీని (జావాస్క్రిప్ట్‌లో `ArrayBuffer`గా హోస్ట్‌కు బహిర్గతం చేయబడింది) యాక్సెస్ చేస్తుంది, ఇచ్చిన ఆఫ్‌సెట్ నుండి నిర్దిష్ట సంఖ్యలో బైట్‌లను చదివి, డేటాను పునర్నిర్మిస్తుంది (ఉదా., బైట్‌లను జావాస్క్రిప్ట్ స్ట్రింగ్‌గా డీకోడ్ చేస్తుంది).
- హోస్ట్ నుండి గెస్ట్‌కు (ఉదా., ఒక స్ట్రింగ్‌ను స్వీకరించడం):
- ఇది మరింత సంక్లిష్టమైనది ఎందుకంటే హోస్ట్ Wasm మాడ్యూల్ యొక్క మెమరీలోకి నేరుగా ఏకపక్షంగా వ్రాయలేదు. గెస్ట్ దాని స్వంత మెమరీని నిర్వహించాలి.
- గెస్ట్ సాధారణంగా ఒక మెమరీ కేటాయింపు ఫంక్షన్‌ను (ఉదా., `allocate_memory`) ఎక్స్‌పోర్ట్ చేస్తుంది.
- హోస్ట్ మొదట `allocate_memory`ను కాల్ చేసి, గెస్ట్‌ను ఒక నిర్దిష్ట పరిమాణంలో బఫర్‌ను రిజర్వ్ చేయమని అడుగుతుంది. గెస్ట్ కొత్తగా కేటాయించిన బ్లాక్‌కు ఒక పాయింటర్‌ను తిరిగి ఇస్తుంది.
- అప్పుడు హోస్ట్ దాని డేటాను (ఉదా., ఒక జావాస్క్రిప్ట్ స్ట్రింగ్‌ను UTF-8 బైట్‌లకు) ఎన్‌కోడ్ చేసి, గెస్ట్ యొక్క లీనియర్ మెమరీలో అందుకున్న పాయింటర్ చిరునామాలో నేరుగా వ్రాస్తుంది.
- చివరగా, హోస్ట్ అసలు Wasm ఫంక్షన్‌ను కాల్ చేస్తుంది, అది ఇప్పుడే వ్రాసిన డేటా యొక్క పాయింటర్ మరియు పొడవును పంపుతుంది.
- గెస్ట్ తప్పనిసరిగా ఒక `deallocate_memory` ఫంక్షన్‌ను కూడా ఎక్స్‌పోర్ట్ చేయాలి, తద్వారా హోస్ట్ మెమరీ ఇకపై అవసరం లేనప్పుడు సంకేతం ఇవ్వగలదు.
ఈ మాన్యువల్ మెమరీ నిర్వహణ, ఎన్‌కోడింగ్ మరియు డీకోడింగ్ ప్రక్రియ శ్రమతో కూడుకున్నది మరియు లోపాలకు ఆస్కారం ఇస్తుంది. పొడవును లెక్కించడంలో లేదా పాయింటర్‌ను నిర్వహించడంలో ఒక చిన్న పొరపాటు డేటా పాడవ్వడానికి లేదా భద్రతా లోపాలకు దారితీయవచ్చు. ఇక్కడే భాషా రన్‌టైమ్‌లు మరియు టూల్‌చెయిన్‌లు అనివార్యమవుతాయి.
భాషా రన్‌టైమ్ ఇంటిగ్రేషన్: ఉన్నత-స్థాయి కోడ్ నుండి నిమ్న-స్థాయి బైండింగ్స్ వరకు
మాన్యువల్ పాయింటర్-మరియు-పొడవు లాజిక్‌ను వ్రాయడం స్కేలబుల్ లేదా ఉత్పాదకమైనది కాదు. అదృష్టవశాత్తూ, వెబ్ అసెంబ్లీకి కంపైల్ చేసే భాషల టూల్‌చెయిన్‌లు "గ్లూ కోడ్"ను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా ఈ సంక్లిష్ట నృత్యంను మన కోసం నిర్వహిస్తాయి. ఈ గ్లూ కోడ్ ఒక అనువాద పొరగా పనిచేస్తుంది, డెవలపర్లు వారి ఎంచుకున్న భాషలో ఉన్నత-స్థాయి, ఇడియోమాటిక్ రకాలతో పనిచేయడానికి అనుమతిస్తుంది, అయితే టూల్‌చెయిన్ నిమ్న-స్థాయి మెమరీ మార్షలింగ్‌ను నిర్వహిస్తుంది.
కేస్ స్టడీ 1: రస్ట్ మరియు `wasm-bindgen`
రస్ట్ ఎకోసిస్టమ్ వెబ్ అసెంబ్లీకి `wasm-bindgen` టూల్ చుట్టూ కేంద్రీకృతమై ఉన్న ఫస్ట్-క్లాస్ మద్దతును కలిగి ఉంది. ఇది రస్ట్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ మధ్య సజావుగా మరియు ఎర్గోనామిక్ ఇంటర్‌ఆపరేబిలిటీని అనుమతిస్తుంది.
ఒక స్ట్రింగ్‌ను తీసుకొని, ఒక ప్రిఫిక్స్‌ను జోడించి, కొత్త స్ట్రింగ్‌ను తిరిగి ఇచ్చే ఒక సాధారణ రస్ట్ ఫంక్షన్‌ను పరిగణించండి:
ఉదాహరణ: ఉన్నత-స్థాయి రస్ట్ కోడ్
use wasm_bindgen::prelude::*;
#[wasm_bindgen]
pub fn greet(name: &str) -> String {
format!("Hello, {}!", name)
}
`#[wasm_bindgen]` అట్రిబ్యూట్ టూల్‌చెయిన్‌కు దాని మ్యాజిక్‌ను పని చేయమని చెబుతుంది. తెర వెనుక ఏమి జరుగుతుందో దాని యొక్క సరళీకృత అవలోకనం ఇక్కడ ఉంది:
- రస్ట్ నుండి Wasm కంపైలేషన్: రస్ట్ కంపైలర్ `greet`ను రస్ట్ యొక్క `&str` లేదా `String`ను అర్థం చేసుకోలేని ఒక నిమ్న-స్థాయి Wasm ఫంక్షన్‌గా కంపైల్ చేస్తుంది. దాని అసలు సిగ్నేచర్ `greet(pointer: i32, length: i32) -> i32` లాగా ఉంటుంది. ఇది Wasm మెమరీలో కొత్త స్ట్రింగ్‌కు ఒక పాయింటర్‌ను తిరిగి ఇస్తుంది.
- గెస్ట్-సైడ్ గ్లూ కోడ్: `wasm-bindgen` సహాయక కోడ్‌ను Wasm మాడ్యూల్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేస్తుంది. ఇందులో మెమరీ కేటాయింపు/విముక్తి కోసం ఫంక్షన్‌లు మరియు ఒక పాయింటర్ మరియు పొడవు నుండి ఒక రస్ట్ `&str`ను పునర్నిర్మించే లాజిక్ ఉంటాయి.
- హోస్ట్-సైడ్ గ్లూ కోడ్ (జావాస్క్రిప్ట్): ఈ టూల్ ఒక జావాస్క్రిప్ట్ ఫైల్‌ను కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ ఫైల్‌లో జావాస్క్రిప్ట్ డెవలపర్‌కు ఉన్నత-స్థాయి ఇంటర్‌ఫేస్‌ను అందించే ఒక వ్రాపర్ `greet` ఫంక్షన్ ఉంటుంది. కాల్ చేసినప్పుడు, ఈ JS ఫంక్షన్:
- ఒక జావాస్క్రిప్ట్ స్ట్రింగ్ (`'World'`) తీసుకుంటుంది.
- దానిని UTF-8 బైట్‌లకు ఎన్‌కోడ్ చేస్తుంది.
- ఒక బఫర్ పొందడానికి ఎక్స్‌పోర్ట్ చేయబడిన Wasm మెమరీ కేటాయింపు ఫంక్షన్‌ను కాల్ చేస్తుంది.
- ఎన్‌కోడ్ చేయబడిన బైట్‌లను Wasm మాడ్యూల్ యొక్క లీనియర్ మెమరీలోకి వ్రాస్తుంది.
- నిమ్న-స్థాయి Wasm `greet` ఫంక్షన్‌ను పాయింటర్ మరియు పొడవుతో కాల్ చేస్తుంది.
- Wasm నుండి ఫలిత స్ట్రింగ్‌కు ఒక పాయింటర్‌ను తిరిగి పొందుతుంది.
- Wasm మెమరీ నుండి ఫలిత స్ట్రింగ్‌ను చదివి, దానిని తిరిగి ఒక జావాస్క్రిప్ట్ స్ట్రింగ్‌గా డీకోడ్ చేసి, దానిని తిరిగి ఇస్తుంది.
- చివరగా, ఇన్‌పుట్ స్ట్రింగ్ కోసం ఉపయోగించిన మెమరీని ఖాళీ చేయడానికి Wasm డీఅలొకేషన్ ఫంక్షన్‌ను కాల్ చేస్తుంది.
డెవలపర్ దృష్టికోణం నుండి, మీరు జావాస్క్రిప్ట్‌లో `greet('World')` అని కాల్ చేసి `'Hello, World!'` అని తిరిగి పొందుతారు. అన్ని క్లిష్టమైన మెమరీ నిర్వహణ పూర్తిగా ఆటోమేట్ చేయబడింది.
కేస్ స్టడీ 2: C/C++ మరియు ఎమ్ స్క్రిప్టెన్
ఎమ్ స్క్రిప్టెన్ అనేది C లేదా C++ కోడ్‌ను తీసుకొని దానిని వెబ్ అసెంబ్లీకి కంపైల్ చేసే ఒక పరిపక్వమైన మరియు శక్తివంతమైన కంపైలర్ టూల్‌చెయిన్. ఇది సాధారణ బైండింగ్స్‌కు మించి ఫైల్ సిస్టమ్‌లు, నెట్‌వర్కింగ్, మరియు SDL మరియు OpenGL వంటి గ్రాఫిక్స్ లైబ్రరీలను అనుకరిస్తూ ఒక సమగ్ర POSIX-లాంటి వాతావరణాన్ని అందిస్తుంది.
హోస్ట్ బైండింగ్స్‌కు ఎమ్ స్క్రిప్టెన్ యొక్క విధానం కూడా గ్లూ కోడ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది ఇంటర్‌ఆపరేబిలిటీ కోసం అనేక యంత్రాంగాలను అందిస్తుంది:
- `ccall` మరియు `cwrap`: ఇవి కంపైల్ చేయబడిన C/C++ ఫంక్షన్‌లను కాల్ చేయడానికి ఎమ్ స్క్రిప్టెన్ యొక్క గ్లూ కోడ్ ద్వారా అందించబడిన జావాస్క్రిప్ట్ సహాయక ఫంక్షన్‌లు. అవి జావాస్క్రిప్ట్ సంఖ్యలు మరియు స్ట్రింగ్‌లను వాటి C ప్రతిరూపాలకు స్వయంచాలకంగా మార్చడాన్ని నిర్వహిస్తాయి.
- `EM_JS` మరియు `EM_ASM`: ఇవి మీ C/C++ సోర్స్‌లో నేరుగా జావాస్క్రిప్ట్ కోడ్‌ను పొందుపరచడానికి మిమ్మల్ని అనుమతించే మాక్రోలు. C++ ఒక హోస్ట్ APIని కాల్ చేయవలసి వచ్చినప్పుడు ఇది ఉపయోగపడుతుంది. కంపైలర్ అవసరమైన ఇంపోర్ట్ లాజిక్‌ను ఉత్పత్తి చేయడంలో శ్రద్ధ తీసుకుంటుంది.
- WebIDL బైండర్ & ఎమ్ బైండ్: క్లాసులు మరియు ఆబ్జెక్ట్‌లతో కూడిన మరింత సంక్లిష్టమైన C++ కోడ్ కోసం, ఎమ్ బైండ్ C++ క్లాసులు, పద్ధతులు మరియు ఫంక్షన్‌లను జావాస్క్రిప్ట్‌కు బహిర్గతం చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, సాధారణ ఫంక్షన్ కాల్స్ కంటే చాలా ఎక్కువ ఆబ్జెక్ట్-ఓరియెంటెడ్ బైండింగ్ పొరను సృష్టిస్తుంది.
ఎమ్ స్క్రిప్టెన్ యొక్క ప్రాథమిక లక్ష్యం తరచుగా ఇప్పటికే ఉన్న మొత్తం అప్లికేషన్‌లను వెబ్‌కు పోర్ట్ చేయడం, మరియు దాని హోస్ట్ బైండింగ్ వ్యూహాలు ఒక సుపరిచితమైన ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ వాతావరణాన్ని అనుకరించడం ద్వారా దీనికి మద్దతు ఇవ్వడానికి రూపొందించబడ్డాయి.
కేస్ స్టడీ 3: Go మరియు TinyGo
Go వెబ్ అసెంబ్లీకి కంపైల్ చేయడానికి అధికారిక మద్దతును అందిస్తుంది (`GOOS=js GOARCH=wasm`). ప్రామాణిక Go కంపైలర్ మొత్తం Go రన్‌టైమ్ (షెడ్యూలర్, గార్బేజ్ కలెక్టర్, మొదలైనవి)ను చివరి `.wasm` బైనరీలో చేర్చుతుంది. ఇది బైనరీలను సాపేక్షంగా పెద్దదిగా చేస్తుంది కానీ గోరూటీన్‌లతో సహా ఇడియోమాటిక్ Go కోడ్, Wasm శాండ్‌బాక్స్ లోపల నడవడానికి అనుమతిస్తుంది. హోస్ట్‌తో కమ్యూనికేషన్ `syscall/js` ప్యాకేజీ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, ఇది జావాస్క్రిప్ట్ APIలతో సంభాషించడానికి ఒక Go-నేటివ్ మార్గాన్ని అందిస్తుంది.
బైనరీ పరిమాణం క్లిష్టమైనది మరియు పూర్తి రన్‌టైమ్ అనవసరమైన సందర్భాలలో, TinyGo ఒక ఆకర్షణీయమైన ప్రత్యామ్నాయాన్ని అందిస్తుంది. ఇది LLVM ఆధారిత విభిన్న Go కంపైలర్, ఇది చాలా చిన్న Wasm మాడ్యూల్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. TinyGo తరచుగా ఒక హోస్ట్‌తో సమర్థవంతంగా ఇంటర్‌ఆపరేట్ చేయవలసిన చిన్న, కేంద్రీకృత Wasm లైబ్రరీలను వ్రాయడానికి బాగా సరిపోతుంది, ఎందుకంటే ఇది పెద్ద Go రన్‌టైమ్ యొక్క ఓవర్‌హెడ్‌ను నివారిస్తుంది.
కేస్ స్టడీ 4: ఇంటర్‌ప్రెటెడ్ భాషలు (ఉదా., పైథాన్‌తో Pyodide)
వెబ్ అసెంబ్లీలో పైథాన్ లేదా రూబీ వంటి ఇంటర్‌ప్రెటెడ్ భాషను అమలు చేయడం ఒక భిన్నమైన సవాలును అందిస్తుంది. మీరు మొదట భాష యొక్క మొత్తం ఇంటర్‌ప్రెటర్‌ను (ఉదా., పైథాన్ కోసం CPython ఇంటర్‌ప్రెటర్) వెబ్ అసెంబ్లీకి కంపైల్ చేయాలి. ఈ Wasm మాడ్యూల్ యూజర్ యొక్క పైథాన్ కోడ్ కోసం ఒక హోస్ట్ అవుతుంది.
Pyodide వంటి ప్రాజెక్ట్‌లు సరిగ్గా దీన్నే చేస్తాయి. హోస్ట్ బైండింగ్స్ రెండు స్థాయిలలో పనిచేస్తాయి:
- జావాస్క్రిప్ట్ హోస్ట్ <=> పైథాన్ ఇంటర్‌ప్రెటర్ (Wasm): జావాస్క్రిప్ట్ Wasm మాడ్యూల్ లోపల పైథాన్ కోడ్‌ను అమలు చేయడానికి మరియు ఫలితాలను తిరిగి పొందడానికి అనుమతించే బైండింగ్స్ ఉన్నాయి.
- పైథాన్ కోడ్ (Wasm లోపల) <=> జావాస్క్రిప్ట్ హోస్ట్: Pyodide ఒక ఫారిన్ ఫంక్షన్ ఇంటర్‌ఫేస్ (FFI)ను బహిర్గతం చేస్తుంది, ఇది Wasm లోపల నడుస్తున్న పైథాన్ కోడ్ జావాస్క్రిప్ట్ ఆబ్జెక్ట్‌లను ఇంపోర్ట్ చేయడానికి మరియు మార్చడానికి మరియు హోస్ట్ ఫంక్షన్‌లను కాల్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది రెండు ప్రపంచాల మధ్య డేటా రకాలను పారదర్శకంగా మారుస్తుంది.
ఈ శక్తివంతమైన కూర్పు NumPy మరియు Pandas వంటి ప్రముఖ పైథాన్ లైబ్రరీలను నేరుగా బ్రౌజర్‌లో అమలు చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, హోస్ట్ బైండింగ్స్ సంక్లిష్ట డేటా మార్పిడిని నిర్వహిస్తాయి.
భవిష్యత్తు: వెబ్ అసెంబ్లీ కాంపోనెంట్ మోడల్
హోస్ట్ బైండింగ్స్ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి, క్రియాత్మకంగా ఉన్నప్పటికీ, పరిమితులను కలిగి ఉంది. ఇది ప్రధానంగా జావాస్క్రిప్ట్ హోస్ట్‌పై కేంద్రీకృతమై ఉంది, భాషా-నిర్దిష్ట గ్లూ కోడ్ అవసరం, మరియు ఒక నిమ్న-స్థాయి సంఖ్యా ABIపై ఆధారపడుతుంది. ఇది విభిన్న భాషలలో వ్రాయబడిన Wasm మాడ్యూల్‌లు ఒక నాన్-జావాస్క్రిప్ట్ వాతావరణంలో ఒకదానితో ఒకటి నేరుగా కమ్యూనికేట్ చేయడాన్ని కష్టతరం చేస్తుంది.
వెబ్ అసెంబ్లీ కాంపోనెంట్ మోడల్ ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి మరియు Wasmను నిజంగా సార్వత్రిక, భాషా-అజ్ఞాత సాఫ్ట్‌వేర్ కాంపోనెంట్ ఎకోసిస్టమ్‌గా స్థాపించడానికి రూపొందించబడిన ఒక ముందుచూపు గల ప్రతిపాదన. దాని లక్ష్యాలు ప్రతిష్టాత్మకమైనవి మరియు పరివర్తనాత్మకమైనవి:
- నిజమైన భాషా ఇంటర్‌ఆపరేబిలిటీ: కాంపోనెంట్ మోడల్ సాధారణ సంఖ్యలకు మించి వెళ్ళే ఒక ఉన్నత-స్థాయి, కానానికల్ ABI (అప్లికేషన్ బైనరీ ఇంటర్‌ఫేస్)ను నిర్వచిస్తుంది. ఇది స్ట్రింగ్‌లు, రికార్డులు, జాబితాలు, వేరియంట్‌లు మరియు హ్యాండిల్స్ వంటి సంక్లిష్ట రకాల కోసం ప్రాతినిధ్యాలను ప్రామాణీకరిస్తుంది. దీని అర్థం రస్ట్‌లో వ్రాసిన ఒక కాంపోనెంట్, స్ట్రింగ్‌ల జాబితాను తీసుకునే ఫంక్షన్‌ను ఎక్స్‌పోర్ట్ చేస్తే, దానిని పైథాన్‌లో వ్రాసిన ఒక కాంపోనెంట్ సజావుగా కాల్ చేయగలదు, ఏ భాష కూడా మరొకదాని అంతర్గత మెమరీ లేఅవుట్ గురించి తెలుసుకోవలసిన అవసరం లేకుండా.
- ఇంటర్‌ఫేస్ డెఫినిషన్ లాంగ్వేజ్ (IDL): కాంపోనెంట్ల మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లు WIT (వెబ్ అసెంబ్లీ ఇంటర్‌ఫేస్ టైప్) అని పిలువబడే భాషను ఉపయోగించి నిర్వచించబడతాయి. WIT ఫైళ్లు ఒక కాంపోనెంట్ ఇంపోర్ట్ మరియు ఎక్స్‌పోర్ట్ చేసే ఫంక్షన్‌లు మరియు రకాలను వివరిస్తాయి. ఇది టూల్‌చెయిన్‌లు అవసరమైన అన్ని బైండింగ్ కోడ్‌ను స్వయంచాలకంగా ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించగల ఒక అధికారిక, యంత్రం-చదవగల ఒప్పందాన్ని సృష్టిస్తుంది.
- స్టాటిక్ మరియు డైనమిక్ లింకింగ్: ఇది Wasm కాంపోనెంట్‌లను సాంప్రదాయ సాఫ్ట్‌వేర్ లైబ్రరీల మాదిరిగానే ఒకదానితో ఒకటి లింక్ చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, చిన్న, స్వతంత్ర మరియు బహుభాషా భాగాల నుండి పెద్ద అప్లికేషన్‌లను సృష్టిస్తుంది.
- APIల వర్చువలైజేషన్: ఒక కాంపోనెంట్ ఒక నిర్దిష్ట హోస్ట్ అమలుకు కట్టుబడి లేకుండా, `wasi:keyvalue/readwrite` లేదా `wasi:http/outgoing-handler` వంటి ఒక సాధారణ సామర్థ్యం అవసరమని ప్రకటించగలదు. హోస్ట్ ఎన్విరాన్‌మెంట్ ఖచ్చితమైన అమలును అందిస్తుంది, అదే Wasm కాంపోనెంట్ బ్రౌజర్ యొక్క లోకల్ స్టోరేజ్‌ను, క్లౌడ్‌లోని ఒక Redis ఇన్‌స్టాన్స్‌ను, లేదా ఒక ఇన్-మెమరీ హాష్ మ్యాప్‌ను యాక్సెస్ చేస్తున్నా మార్పు లేకుండా నడవడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది WASI (వెబ్ అసెంబ్లీ సిస్టమ్ ఇంటర్‌ఫేస్) పరిణామం వెనుక ఉన్న ఒక ప్రధాన ఆలోచన.
కాంపోనెంట్ మోడల్ కింద, గ్లూ కోడ్ పాత్ర అదృశ్యం కాదు, కానీ అది ప్రామాణీకరించబడుతుంది. ఒక భాషా టూల్‌చెయిన్ కేవలం దాని స్థానిక రకాలు మరియు కానానికల్ కాంపోనెంట్ మోడల్ రకాల మధ్య అనువదించడం ఎలాగో తెలుసుకోవాలి (ఒక ప్రక్రియను "లిఫ్టింగ్" మరియు "లోయరింగ్" అని పిలుస్తారు). అప్పుడు రన్‌టైమ్ కాంపోనెంట్‌లను కనెక్ట్ చేయడాన్ని నిర్వహిస్తుంది. ఇది ప్రతి జత భాషల మధ్య బైండింగ్స్‌ను సృష్టించే N-నుండి-N సమస్యను తొలగిస్తుంది, దానిని మరింత నిర్వహించదగిన N-నుండి-1 సమస్యతో భర్తీ చేస్తుంది, ఇక్కడ ప్రతి భాష కేవలం కాంపోనెంట్ మోడల్‌ను లక్ష్యంగా చేసుకోవాలి.
ఆచరణాత్మక సవాళ్లు మరియు ఉత్తమ పద్ధతులు
హోస్ట్ బైండింగ్స్‌తో పనిచేస్తున్నప్పుడు, ముఖ్యంగా ఆధునిక టూల్‌చెయిన్‌లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, అనేక ఆచరణాత్మక పరిగణనలు మిగిలి ఉన్నాయి.
పనితీరు ఓవర్‌హెడ్: చంకీ వర్సెస్ చాటీ APIలు
Wasm-హోస్ట్ సరిహద్దు అంతటా ప్రతి కాల్‌కు ఒక ఖర్చు ఉంటుంది. ఈ ఓవర్‌హెడ్ ఫంక్షన్ కాల్ మెకానిక్స్, డేటా సీరియలైజేషన్, డీసీరియలైజేషన్ మరియు మెమరీ కాపీయింగ్ నుండి వస్తుంది. వేలాది చిన్న, తరచుగా కాల్స్ చేయడం ("చాటీ" API) త్వరగా ఒక పనితీరు అడ్డంకిగా మారుతుంది.
ఉత్తమ పద్ధతి: "చంకీ" APIలను డిజైన్ చేయండి. ఒక పెద్ద డేటాసెట్‌లోని ప్రతి ఒక్క అంశాన్ని ప్రాసెస్ చేయడానికి ఒక ఫంక్షన్‌ను కాల్ చేయడానికి బదులుగా, మొత్తం డేటాసెట్‌ను ఒకే కాల్‌లో పంపండి. Wasm మాడ్యూల్ ఒక గట్టి లూప్‌లో పునరావృతం చేయనివ్వండి, ఇది సమీప-స్థానిక వేగంతో అమలు చేయబడుతుంది, మరియు అప్పుడు తుది ఫలితాన్ని తిరిగి ఇవ్వండి. మీరు సరిహద్దును దాటే సార్ల సంఖ్యను తగ్గించండి.
మెమరీ నిర్వహణ
మెమరీని జాగ్రత్తగా నిర్వహించాలి. హోస్ట్ కొంత డేటా కోసం గెస్ట్‌లో మెమరీని కేటాయిస్తే, మెమరీ లీక్‌లను నివారించడానికి దానిని తరువాత ఖాళీ చేయమని గెస్ట్‌కు చెప్పడాన్ని గుర్తుంచుకోవాలి. ఆధునిక బైండింగ్ జనరేటర్లు దీనిని బాగా నిర్వహిస్తాయి, కానీ అంతర్లీన యాజమాన్య నమూనాను అర్థం చేసుకోవడం చాలా ముఖ్యం.
ఉత్తమ పద్ధతి: మీ టూల్‌చెయిన్ (`wasm-bindgen`, ఎమ్ స్క్రిప్టెన్, మొదలైనవి) ద్వారా అందించబడిన అబ్స్ట్రాక్షన్‌లపై ఆధారపడండి, ఎందుకంటే అవి ఈ యాజమాన్య సెమాంటిక్స్‌ను సరిగ్గా నిర్వహించడానికి రూపొందించబడ్డాయి. మాన్యువల్ బైండింగ్స్‌ను వ్రాస్తున్నప్పుడు, ఎల్లప్పుడూ ఒక `allocate` ఫంక్షన్‌ను ఒక `deallocate` ఫంక్షన్‌తో జత చేయండి మరియు అది కాల్ చేయబడిందని నిర్ధారించుకోండి.
డీబగ్గింగ్
రెండు విభిన్న భాషా వాతావరణాలు మరియు మెమరీ స్పేస్‌లను విస్తరించి ఉన్న కోడ్‌ను డీబగ్ చేయడం సవాలుగా ఉంటుంది. ఒక లోపం ఉన్నత-స్థాయి లాజిక్‌లో, గ్లూ కోడ్‌లో, లేదా సరిహద్దు పరస్పర చర్యలోనే ఉండవచ్చు.
ఉత్తమ పద్ధతి: బ్రౌజర్ డెవలపర్ టూల్స్‌ను ఉపయోగించుకోండి, ఇవి C++ మరియు రస్ట్ వంటి భాషల నుండి సోర్స్ మ్యాప్‌లకు మద్దతుతో సహా వాటి Wasm డీబగ్గింగ్ సామర్థ్యాలను నిరంతరం మెరుగుపరుస్తున్నాయి. సరిహద్దు దాటుతున్నప్పుడు డేటాను ట్రేస్ చేయడానికి సరిహద్దు యొక్క రెండు వైపులా విస్తృతమైన లాగింగ్‌ను ఉపయోగించండి. హోస్ట్‌తో ఇంటిగ్రేట్ చేయడానికి ముందు Wasm మాడ్యూల్ యొక్క కోర్ లాజిక్‌ను ఒంటరిగా పరీక్షించండి.
ముగింపు: వ్యవస్థల మధ్య అభివృద్ధి చెందుతున్న వంతెన
వెబ్ అసెంబ్లీ హోస్ట్ బైండింగ్స్ కేవలం ఒక సాంకేతిక వివరాల కంటే ఎక్కువ; అవి Wasmను ఉపయోగకరంగా మార్చే యంత్రాంగమే. అవి Wasm గణన యొక్క సురక్షితమైన, అధిక-పనితీరు గల ప్రపంచాన్ని హోస్ట్ వాతావరణాల యొక్క సుసంపన్నమైన, ఇంటరాక్టివ్ సామర్థ్యాలతో కలుపుతున్న వంతెన. సంఖ్యా ఇంపోర్ట్‌లు మరియు మెమరీ పాయింటర్ల యొక్క వాటి నిమ్న-స్థాయి పునాది నుండి, డెవలపర్‌లకు ఎర్గోనామిక్, ఉన్నత-స్థాయి అబ్స్ట్రాక్షన్‌లను అందించే అధునాతన భాషా టూల్‌చెయిన్‌ల పెరుగుదలను మనం చూశాము.
నేడు, ఈ వంతెన బలంగా మరియు బాగా మద్దతు ఇవ్వబడింది, ఇది ఒక కొత్త తరగతి వెబ్ మరియు సర్వర్-సైడ్ అప్లికేషన్‌లను ఎనేబుల్ చేస్తుంది. రేపు, వెబ్ అసెంబ్లీ కాంపోనెంట్ మోడల్ యొక్క ఆగమనంతో, ఈ వంతెన ఒక సార్వత్రిక మార్పిడిగా పరిణామం చెందుతుంది, ఏ భాష నుండి అయినా కాంపోనెంట్‌లు సజావుగా మరియు సురక్షితంగా సహకరించుకోగల నిజమైన బహుభాషా ఎకోసిస్టమ్‌ను పెంపొందిస్తుంది.
ఈ అభివృద్ధి చెందుతున్న వంతెనను అర్థం చేసుకోవడం తదుపరి తరం సాఫ్ట్‌వేర్‌ను నిర్మించాలని చూస్తున్న ఏ డెవలపర్‌కైనా అవసరం. హోస్ట్ బైండింగ్స్ యొక్క సూత్రాలను ప్రావీణ్యం పొందడం ద్వారా, మనం వేగవంతమైన మరియు సురక్షితమైనవి మాత్రమే కాకుండా, మరింత మాడ్యులర్, మరింత పోర్టబుల్ మరియు కంప్యూటింగ్ భవిష్యత్తుకు సిద్ధంగా ఉన్న అప్లికేషన్‌లను నిర్మించగలము.