WebAssembly Multi-Memory: Bir nechta xotira nusxalarini boshqarish tushuntirildi

WebAssembly (WASM) brauzerda ishlaydigan ilovalar uchun deyarli tabiiy ishlash tezligini ta'minlash orqali veb-dasturlashda inqilob qildi. WASMning asosiy jihatlaridan biri uning xotira modelidir. Dastlab, WebAssembly har bir modul uchun faqat bitta chiziqli xotira nusxasini qo'llab-quvvatlagan. Biroq, ko'p xotirali taklifning joriy etilishi WASM imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytirib, modullarga bir nechta xotira nusxalarini boshqarishga imkon berdi. Ushbu maqola WebAssembly ko'p xotira tizimi, uning afzalliklari, qo'llanilish holatlari va butun dunyodagi dasturchilar uchun amalga oshirish tafsilotlari haqida keng qamrovli ma'lumot beradi.

WebAssembly Multi-Memory nima?

Tafsilotlarga sho'ng'ishdan oldin, WebAssembly ko'p xotira tizimi aslida nima ekanligini aniqlab olaylik. Dastlabki WASM spetsifikatsiyasida har bir modul bitta chiziqli xotira bilan cheklangan edi - bu WASM moduli to'g'ridan-to'g'ri kira oladigan uzluksiz baytlar bloki. Ushbu xotira odatda modulning ma'lumotlarini, jumladan, o'zgaruvchilar, massivlar va boshqa ma'lumotlar tuzilmalarini saqlash uchun ishlatilgan.

Ko'p xotirali tizim bu cheklovni olib tashlaydi, bu esa WebAssembly moduliga bir nechta alohida chiziqli xotira nusxalarini yaratish, import qilish va eksport qilish imkonini beradi. Har bir xotira nusxasi mustaqil xotira maydoni sifatida ishlaydi, uni alohida o'lchamga keltirish va boshqarish mumkin. Bu murakkabroq xotira boshqaruvi sxemalari, yaxshilangan modullik va kuchaytirilgan xavfsizlik uchun imkoniyatlar ochadi.

Ko'p xotirali tizimning afzalliklari

Ko'p xotirali tizimning joriy etilishi WebAssembly dasturlashiga bir nechta muhim afzalliklarni olib keladi:

1. Modullikning yaxshilanishi

Ko'p xotirali tizim dasturchilarga o'z ilovalarining turli qismlarini alohida xotira nusxalariga ajratish imkonini beradi. Bu ma'lumotlarni izolyatsiya qilish va komponentlar o'rtasidagi kutilmagan aralashuvning oldini olish orqali modullikni oshiradi. Masalan, katta ilova o'z xotirasini foydalanuvchi interfeysi, o'yin dvigateli va tarmoq kodi uchun alohida nusxalarga bo'lishi mumkin. Bu izolyatsiya nosozliklarni tuzatish va texnik xizmat ko'rsatishni ancha soddalashtirishi mumkin.

2. Xavfsizlikning oshirilishi

Ma'lumotlarni alohida xotira nusxalarida izolyatsiya qilish orqali ko'p xotirali tizim WebAssembly ilovalarining xavfsizligini yaxshilashi mumkin. Agar bitta xotira nusxasi buzilsa, tajovuzkorning kirishi faqat o'sha nusxa bilan cheklanadi, bu esa ularga ilovaning boshqa qismlaridagi ma'lumotlarga kirish yoki ularni o'zgartirishga to'sqinlik qiladi. Bu, ayniqsa, moliyaviy operatsiyalar yoki shaxsiy ma'lumotlar kabi nozik ma'lumotlar bilan ishlaydigan ilovalar uchun muhimdir. Masalan, to'lovlarni qayta ishlash uchun WASMdan foydalanadigan elektron tijorat saytini ko'rib chiqing. To'lovlarni qayta ishlash mantig'ini alohida xotira maydonida izolyatsiya qilish uni ilovaning boshqa qismlaridagi zaifliklardan himoya qiladi.

3. Soddalashtirilgan xotira boshqaruvi

Yagona, katta chiziqli xotirani boshqarish, ayniqsa murakkab ilovalar uchun qiyin bo'lishi mumkin. Ko'p xotirali tizim dasturchilarga xotirani kichikroq, boshqarilishi osonroq qismlarga ajratish va bo'shatish imkonini berib, xotira boshqaruvini soddalashtiradi. Bu xotira fragmentatsiyasini kamaytirishi va umumiy ishlash samaradorligini oshirishi mumkin. Bundan tashqari, turli xotira nusxalarini turli xotira o'sishi parametrlari bilan sozlash mumkin, bu esa xotiradan foydalanishni nozik nazorat qilish imkonini beradi. Masalan, grafika bilan intensiv ishlaydigan ilova teksturalar va modellar uchun kattaroq xotira nusxasini ajratishi, foydalanuvchi interfeysi uchun esa kichikroq nusxadan foydalanishi mumkin.

4. Til xususiyatlarini qo‘llab-quvvatlash

Ko'pgina dasturlash tillarida yagona chiziqli xotira bilan samarali amalga oshirish qiyin yoki imkonsiz bo'lgan xususiyatlar mavjud. Masalan, ba'zi tillar bir nechta "heap" (xotira uyumi) yoki "garbage collector" (chiqindilarni yig'uvchi)larni qo'llab-quvvatlaydi. Ko'p xotirali tizim ushbu xususiyatlarni WebAssemblyda qo'llab-quvvatlashni osonlashtiradi. Rust kabi xotira xavfsizligiga e'tibor qaratadigan tillar, qat'iyroq xotira chegaralarini belgilash va umumiy xotira bilan bog'liq xatolarning oldini olish uchun ko'p xotiradan foydalanishi mumkin.

5. Ishlash unumdorligining oshishi

Ba'zi hollarda, ko'p xotirali tizim WebAssembly ilovalarining ishlash samaradorligini oshirishi mumkin. Ma'lumotlarni alohida xotira nusxalarida izolyatsiya qilish orqali, u xotira resurslari uchun raqobatni kamaytirishi va kesh joylashuvini yaxshilashi mumkin. Bundan tashqari, u samaraliroq chiqindilarni yig'ish strategiyalari uchun eshik ochadi, chunki har bir xotira nusxasi potentsial ravishda o'zining chiqindilarni yig'uvchisiga ega bo'lishi mumkin. Masalan, ilmiy simulyatsiya ilovasi alohida xotira nusxalarida saqlangan katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlashda yaxshilangan ma'lumotlar joylashuvidan foyda ko'rishi mumkin.

Ko'p xotirali tizimdan foydalanish holatlari

Ko'p xotirali tizim WebAssembly dasturlashida keng ko'lamli potentsial qo'llanilish holatlariga ega:

1. O'yinlarni ishlab chiqish

O'yin dvigatellari ko'pincha teksturalar, modellar va audio kabi turli xil ma'lumotlar uchun bir nechta "heap"larni boshqaradi. Ko'p xotirali tizim mavjud o'yin dvigatellarini WebAssemblyga ko'chirishni osonlashtiradi. Turli o'yin quyi tizimlariga o'zlarining xotira maydonlarini tayinlash mumkin, bu esa portlash jarayonini soddalashtiradi va ishlash samaradorligini oshiradi. Bundan tashqari, xotiraning izolyatsiyasi xavfsizlikni oshirishi mumkin, bu esa ma'lum o'yin aktivlariga qaratilgan ekspluatatsiyalarning oldini oladi.

2. Murakkab veb-ilovalar

Katta veb-ilovalar ko'p xotirali tizimning modullik va xavfsizlik afzalliklaridan foyda ko'rishi mumkin. Ilovani o'z xotira nusxalariga ega alohida modullarga bo'lish orqali dasturchilar kodni saqlash qulayligini oshirishi va xavfsizlik zaifliklari xavfini kamaytirishi mumkin. Masalan, matn protsessori, elektron jadvallar va taqdimotlar uchun alohida modullarga ega veb-asosidagi ofis to'plamini ko'rib chiqing. Har bir modul o'z xotira nusxasiga ega bo'lishi mumkin, bu izolyatsiyani ta'minlaydi va xotira boshqaruvini soddalashtiradi.

3. Server tomonidagi WebAssembly

WebAssembly tobora ko'proq server tomonidagi muhitlarda, masalan, chekka hisoblash (edge computing) va bulutli funksiyalarda qo'llanilmoqda. Ko'p xotirali tizim bir xil serverda ishlaydigan turli ijarachilar yoki ilovalarni izolyatsiya qilish, xavfsizlik va resurslarni boshqarishni yaxshilash uchun ishlatilishi mumkin. Masalan, serverless platforma turli funksiyalarning xotira maydonlarini izolyatsiya qilish uchun ko'p xotiradan foydalanishi mumkin, bu esa ularning bir-biriga aralashishini oldini oladi.

4. "Sandbox"lash va xavfsizlik

Ko'p xotirali tizim ishonchsiz kod uchun "sandbox" (qum qutisi) yaratish uchun ishlatilishi mumkin. Kodni alohida xotira nusxasida ishga tushirish orqali dasturchilar uning tizim resurslariga kirishini cheklashi va uning zarar etkazishini oldini olishi mumkin. Bu, ayniqsa, plagin tizimlari yoki skript dvigatellari kabi uchinchi tomon kodini bajarishi kerak bo'lgan ilovalar uchun foydalidir. Bulutli o'yin platformasi, masalan, foydalanuvchi tomonidan yaratilgan o'yin tarkibini izolyatsiya qilish uchun ko'p xotiradan foydalanishi mumkin, bu esa zararli skriptlarning platformani buzishini oldini oladi.

5. O'rnatilgan tizimlar

WebAssembly resurs cheklovlari asosiy muammo bo'lgan o'rnatilgan tizimlarga kirib bormoqda. Ko'p xotirali tizim ushbu muhitlarda turli vazifalar yoki modullar uchun alohida xotira nusxalarini ajratish orqali xotirani samarali boshqarishga yordam berishi mumkin. Ushbu izolyatsiya, shuningdek, bitta modulning xotira buzilishi tufayli butun tizimni ishdan chiqarishini oldini olish orqali tizim barqarorligini oshirishi mumkin.

Amalga oshirish tafsilotlari

WebAssemblyda ko'p xotirali tizimni amalga oshirish WebAssembly spetsifikatsiyasiga ham, WebAssembly dvigatellariga (brauzerlar, ishga tushirish muhitlari) ham o'zgartirishlar kiritishni talab qiladi. Mana ba'zi asosiy jihatlarga nazar:

1. WebAssembly Matn Formati (WAT) Sintaksisi

WebAssembly Matn Formati (WAT) bir nechta xotira nusxalarini qo'llab-quvvatlash uchun kengaytirildi. memory ko'rsatmasi endi qaysi xotira nusxasida ishlashni belgilash uchun ixtiyoriy identifikatorni olishi mumkin. Masalan:

            (module
  (memory (export "mem1") 1)
  (memory (export "mem2") 2)
  (func (export "read_mem1") (param i32) (result i32)
    (i32.load (memory 0) (local.get 0)) ;; mem1 ga kirish
  )
  (func (export "read_mem2") (param i32) (result i32)
    (i32.load (memory 1) (local.get 0)) ;; mem2 ga kirish
  )
)
            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misolda "mem1" va "mem2" nomli ikkita xotira nusxasi aniqlangan va eksport qilingan. read_mem1 funksiyasi birinchi xotira nusxasiga kiradi, read_mem2 funksiyasi esa ikkinchi xotira nusxasiga kiradi. i32.load ko'rsatmasida qaysi xotiraga kirishni belgilash uchun indeks (0 yoki 1) ishlatilishiga e'tibor bering.

2. JavaScript API

WebAssembly uchun JavaScript API ham ko'p xotirali tizimni qo'llab-quvvatlash uchun yangilandi. WebAssembly.Memory konstruktori endi bir nechta xotira nusxalarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin va bu nusxalar WebAssembly modullaridan import va eksport qilinishi mumkin. Shuningdek, alohida xotira nusxalarini ularning eksport nomlari bo'yicha olishingiz mumkin. Masalan:

            const memory1 = new WebAssembly.Memory({ initial: 10 });
const memory2 = new WebAssembly.Memory({ initial: 20 });

const importObject = {
  env: {
    memory1: memory1,
    memory2: memory2
  }
};

WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('module.wasm'), importObject)
  .then(result => {
    // memory1 va memory2 dan foydalanadigan eksport qilingan funksiyalarga kirish
    const read_mem1 = result.instance.exports.read_mem1;
    const read_mem2 = result.instance.exports.read_mem2;
  });

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misolda JavaScriptda memory1 va memory2 nomli ikkita xotira nusxasi yaratilgan. Keyin bu xotira nusxalari WebAssembly moduliga import sifatida uzatiladi. Shundan so'ng WebAssembly moduli ushbu xotira nusxalariga to'g'ridan-to'g'ri kirishi mumkin.

3. Xotiraning o'sishi

Har bir xotira nusxasi o'zining mustaqil o'sish parametrlariga ega bo'lishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, dasturchilar har bir nusxa qancha xotira ajratishi va qancha o'sishi mumkinligini nazorat qila oladi. memory.grow ko'rsatmasi ma'lum bir xotira nusxasining hajmini oshirish uchun ishlatilishi mumkin. Har bir xotiraning turli cheklovlari bo'lishi mumkin, bu esa xotirani aniq boshqarish imkonini beradi.

4. Kompilyatorlar uchun e'tiborga olinadigan jihatlar

C++, Rust va AssemblyScript uchun bo'lgani kabi kompilyator asboblar zanjirlari ham ko'p xotirali tizimdan foydalanish uchun yangilanishi kerak. Bu turli xotira nusxalariga kirishda tegishli xotira indekslarini to'g'ri ishlatadigan WebAssembly kodini yaratishni o'z ichiga oladi. Buning tafsilotlari ishlatilayotgan til va kompilyatorga bog'liq bo'ladi, lekin odatda yuqori darajadagi til tuzilmalarini (masalan, bir nechta "heap"lar) WebAssemblyning asosiy ko'p xotirali funksionalligiga moslashtirishni o'z ichiga oladi.

Misol: Rust bilan ko'p xotiradan foydalanish

Keling, Rust va WebAssembly bilan ko'p xotiradan foydalanishning oddiy misolini ko'rib chiqaylik. Ushbu misol ikkita xotira nusxasini yaratadi va ularni turli xil ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatadi.

Birinchidan, yangi Rust loyihasini yarating:

            cargo new multi-memory-example --lib
cd multi-memory-example
            

              
                Copy
              
            
          

Cargo.toml faylingizga quyidagi bog'liqliklarni qo'shing:

            [dependencies]
wasm-bindgen = "0.2"

            

              
                Copy
              
            
          

src/lib.rs nomli faylni quyidagi kod bilan yarating:

            use wasm_bindgen::prelude::*;

#[wasm_bindgen]
extern "C" {
    #[wasm_bindgen(js_namespace = console)]
    fn log(s: &str);
}

// Xotira importlarini e'lon qilish
#[wasm_bindgen(module = "./index")]
extern "C" {
    #[wasm_bindgen(js_name = memory1)]
    static MEMORY1: JsValue;
    #[wasm_bindgen(js_name = memory2)]
    static MEMORY2: JsValue;
}

#[wasm_bindgen]
pub fn write_to_memory1(offset: usize, value: u32) {
    let memory: &WebAssembly::Memory = &MEMORY1.into();
    let buffer = unsafe { memory.buffer().slice() };
    let array = unsafe { &mut *(buffer.as_ptr() as *mut [u32; 1024]) }; // Xotira hajmini taxmin qilish
    array[offset] = value;
    log(&format!("Wrote {} to memory1 at offset {}", value, offset));
}

#[wasm_bindgen]
pub fn write_to_memory2(offset: usize, value: u32) {
    let memory: &WebAssembly::Memory = &MEMORY2.into();
    let buffer = unsafe { memory.buffer().slice() };
    let array = unsafe { &mut *(buffer.as_ptr() as *mut [u32; 1024]) }; // Xotira hajmini taxmin qilish
    array[offset] = value;
    log(&format!("Wrote {} to memory2 at offset {}", value, offset));
}

#[wasm_bindgen]
pub fn read_from_memory1(offset: usize) -> u32 {
    let memory: &WebAssembly::Memory = &MEMORY1.into();
    let buffer = unsafe { memory.buffer().slice() };
    let array = unsafe { &*(buffer.as_ptr() as *const [u32; 1024]) }; // Xotira hajmini taxmin qilish
    let value = array[offset];
    log(&format!("Read {} from memory1 at offset {}", value, offset));
    value
}

#[wasm_bindgen]
pub fn read_from_memory2(offset: usize) -> u32 {
    let memory: &WebAssembly::Memory = &MEMORY2.into();
    let buffer = unsafe { memory.buffer().slice() };
    let array = unsafe { &*(buffer.as_ptr() as *const [u32; 1024]) }; // Xotira hajmini taxmin qilish
    let value = array[offset];
    log(&format!("Read {} from memory2 at offset {}", value, offset));
    value
}

            

              
                Copy
              
            
          

Keyin, index.js faylini quyidagi kod bilan yarating:

            import init, { write_to_memory1, write_to_memory2, read_from_memory1, read_from_memory2 } from './pkg/multi_memory_example.js';

const memory1 = new WebAssembly.Memory({ initial: 10 });
const memory2 = new WebAssembly.Memory({ initial: 10 });

window.memory1 = memory1; // memory1 ni global miqyosda mavjud qilish (nosozliklarni tuzatish uchun)
window.memory2 = memory2; // memory2 ni global miqyosda mavjud qilish (nosozliklarni tuzatish uchun)

async function run() {
    await init();

    // memory1 ga yozish
    write_to_memory1(0, 42);
    // memory2 ga yozish
    write_to_memory2(1, 123);

    // memory1 dan o'qish
    const value1 = read_from_memory1(0);
    console.log("Value from memory1:", value1);

    // memory2 dan o'qish
    const value2 = read_from_memory2(1);
    console.log("Value from memory2:", value2);
}

run();

export const MEMORY1 = memory1;
export const MEMORY2 = memory2;

            

              
                Copy
              
            
          

index.html faylini qo'shing:

            


    
    


    



            

              
                Copy
              
            
          

Va nihoyat, Rust kodini WebAssemblyga kompilyatsiya qiling:

            wasm-pack build --target web
            

              
                Copy
              
            
          

Fayllarni veb-server yordamida ishga tushiring (masalan, npx serve yordamida). Brauzeringizda index.html ni oching va konsolda ma'lumotlar har ikkala xotira nusxasiga yozilgani va o'qilgani haqidagi xabarlarni ko'rishingiz kerak. Ushbu misol Rustda yozilgan WebAssembly modulida bir nechta xotira nusxalarini qanday yaratish, import qilish va ishlatishni ko'rsatadi.

Asboblar va manbalar

Dasturchilarga WebAssembly ko'p xotirali tizimi bilan ishlashga yordam beradigan bir nechta asboblar va manbalar mavjud:

• WebAssembly Spetsifikatsiyasi: Rasmiy WebAssembly spetsifikatsiyasi ko'p xotirali tizim haqida batafsil ma'lumot beradi.
• Wasmtime: Ko'p xotirali tizimni qo'llab-quvvatlaydigan mustaqil WebAssembly ishga tushirish muhiti.
• Emscripten: C va C++ kodini WebAssemblyga kompilyatsiya qilish uchun asboblar zanjiri, ko'p xotirali tizimni qo'llab-quvvatlaydi.
• wasm-pack: Rustda yaratilgan WebAssemblyni qurish, sinovdan o'tkazish va nashr etish uchun asbob.
• AssemblyScript: To'g'ridan-to'g'ri WebAssemblyga kompilyatsiya qilinadigan TypeScriptga o'xshash til, ko'p xotirali tizimni qo'llab-quvvatlaydi.

Qiyinchiliklar va e'tiborga olinadigan jihatlar

Ko'p xotirali tizim bir nechta afzalliklarni taklif qilsa-da, yodda tutish kerak bo'lgan ba'zi qiyinchiliklar va e'tiborga olinadigan jihatlar ham mavjud:

1. Murakkablikning ortishi

Ko'p xotirali tizim WebAssembly dasturlashiga murakkablik qo'shadi. Dasturchilar bir nechta xotira nusxalarini qanday boshqarishni va ma'lumotlarga to'g'ri kirishni ta'minlashni tushunishlari kerak. Bu yangi WebAssembly dasturchilari uchun o'rganish jarayonini qiyinlashtirishi mumkin.

2. Xotira boshqaruvining qo'shimcha yuklamasi

Bir nechta xotira nusxalarini boshqarish, ayniqsa, agar xotira nusxalari tez-tez yaratilib, yo'q qilinsa, ba'zi qo'shimcha yuklamalarni keltirib chiqarishi mumkin. Dasturchilar ushbu qo'shimcha yuklamani minimallashtirish uchun xotira boshqaruv strategiyasini diqqat bilan ko'rib chiqishlari kerak. Ajratish strategiyasi (masalan, oldindan ajratish, pul ajratish) tobora muhim ahamiyat kasb etadi.

3. Asboblarni qo'llab-quvvatlash

Hali barcha WebAssembly asboblari va kutubxonalari ko'p xotirali tizimni to'liq qo'llab-quvvatlamaydi. Dasturchilar asboblarning eng so'nggi versiyalaridan foydalanishlari yoki ko'p xotirali tizimni qo'llab-quvvatlashni qo'shish uchun ochiq manbali loyihalarga hissa qo'shishlari kerak bo'lishi mumkin.

4. Nosozliklarni tuzatish (Debugging)

Ko'p xotirali WebAssembly ilovalarida nosozliklarni tuzatish yagona chiziqli xotiraga ega ilovalarga qaraganda ancha qiyin bo'lishi mumkin. Dasturchilar bir nechta xotira nusxalarining tarkibini tekshira olishlari va ular o'rtasidagi ma'lumotlar oqimini kuzatishi kerak. Ishonchli nosozliklarni tuzatish asboblari tobora muhim ahamiyat kasb etadi.

WebAssembly Multi-Memory kelajagi

WebAssembly ko'p xotirali tizimi nisbatan yangi xususiyat bo'lib, uni qo'llash hali ham o'sib bormoqda. Ko'proq asboblar va kutubxonalar ko'p xotirali tizimni qo'llab-quvvatlashni qo'shgani sari va dasturchilar uning afzalliklari bilan tanishib borgan sari, u WebAssembly dasturlashining standart qismiga aylanishi ehtimoldan yiroq emas. Kelajakdagi ishlanmalar alohida xotira nusxalari uchun chiqindilarni yig'ish kabi yanada murakkab xotira boshqaruvi xususiyatlarini va "threads" (oqimlar) va SIMD kabi boshqa WebAssembly xususiyatlari bilan yanada mustahkam integratsiyani o'z ichiga olishi mumkin. WASI (WebAssembly System Interface) ning davom etayotgan evolyutsiyasi ham muhim rol o'ynashi mumkin, bu esa ko'p xotirali WebAssembly moduli ichidan xost muhiti bilan o'zaro ishlashning yanada standartlashtirilgan usullarini taqdim etadi.

Xulosa

WebAssembly ko'p xotirali tizimi WASM imkoniyatlarini kengaytiradigan va yangi foydalanish holatlarini yaratadigan kuchli xususiyatdir. Modullarga bir nechta xotira nusxalarini boshqarishga imkon berish orqali u modullikni yaxshilaydi, xavfsizlikni oshiradi, xotira boshqaruvini soddalashtiradi va ilg'or til xususiyatlarini qo'llab-quvvatlaydi. Ko'p xotirali tizim bilan bog'liq ba'zi qiyinchiliklar mavjud bo'lsa-da, uning afzalliklari uni butun dunyodagi WebAssembly dasturchilari uchun qimmatli vositaga aylantiradi. WebAssembly ekotizimi rivojlanishda davom etar ekan, ko'p xotirali tizim veb va undan tashqaridagi kelajakda tobora muhim rol o'ynashga tayyor.