WebAssembly istisno holatlarini qayta ishlash: Stack Unwindingga chuqur kirish

WebAssembly (Wasm) yuqori unumdorlikdagi, ko'chma kompilyatsiya maqsadini ta'minlab, vebni inqilob qildi. Dastlab sonli hisoblashga qaratilgan bo'lsa-da, Wasm tobora murakkab ilovalar uchun ishlatilib, xatolarni qayta ishlashning mustahkam mexanizmlarini talab qilmoqda. Bu yerda istisno holatlarini qayta ishlash o'z o'rnini topadi. Ushbu maqola WebAssemblyning istisno holatlarini qayta ishlashiga, xususan, stack unwindingning muhim jarayoniga bag'ishlangan. Biz amalga oshirish tafsilotlarini, ishlash nuqtai nazarini va Wasm rivojlanishiga umumiy ta'sirini ko'rib chiqamiz.

Istisno holatlarini qayta ishlash nima?

Istisno holatlarini qayta ishlash - bu dastur bajarilishi davomida yuzaga keladigan xatolar yoki favqulodda holatlarni hal qilish uchun mo'ljallangan dasturlash tili konstruksiyasidir. Ishdan chiqish yoki noaniq xatti-harakatlarni ko'rsatish o'rniga, dastur istisno holatini "otishi" mumkin, keyin esa belgilangan ishlovchi tomonidan "ushlanadi". Bu dasturga xatolardan oqilona tarzda tuzalish, diagnostika ma'lumotlarini yozish yoki bajarilishni davom ettirish yoki oqilona tarzda yakunlashdan oldin tozalash operatsiyalarini bajarish imkonini beradi.

Faylga kirishga urinayotgan vaziyatni ko'rib chiqing. Fayl mavjud bo'lmasligi mumkin yoki uni o'qish uchun kerakli ruxsatlarga ega bo'lmasligingiz mumkin. Istisno holatlarini qayta ishlashsiz, dasturingiz ishdan chiqishi mumkin. Istisno holatlarini qayta ishlash bilan siz faylga kirish kodini try blokiga o'rashingiz va potentsial istisnolarni (masalan, FileNotFoundException, SecurityException) hal qilish uchun catch blokini taqdim etishingiz mumkin. Bu foydalanuvchiga informatsion xabar ko'rsatish yoki xatodan tuzalishga urinish imkonini beradi.

WebAssemblyda istisno holatlarini qayta ishlashga bo'lgan ehtiyoj

WebAssembly kichik modullar uchun sandboxed ijro muhitidan yirik ilovalar uchun platformaga aylanar ekan, xatolarni to'g'ri qayta ishlashga bo'lgan ehtiyoj tobora ortib bormoqda. Istisnolarsiz, xatolarni qayta ishlash og'ir va xatolarga moyil bo'lib qoladi. Dasturchilar xato kodlarini qaytarishga yoki boshqa ad-hoc mexanizmlardan foydalanishga tayanishlari kerak, bu kodni o'qish, saqlash va disk raskadrovka qilishni qiyinlashtirishi mumkin.

C++ kabi tilda yozilgan va WebAssemblyga kompilyatsiya qilingan murakkab ilovani ko'rib chiqing. C++ kodi xatolarni hal qilish uchun istisnolarga katta tayanishi mumkin. WebAssemblyda to'g'ri istisno holatlarini qayta ishlashsiz, kompilyatsiya qilingan kod yoki to'g'ri ishlamaydi, yoki istisno holatlarini qayta ishlash mexanizmlarini almashtirish uchun sezilarli o'zgartirishlarni talab qiladi. Bu, ayniqsa, mavjud kod bazalarini WebAssembly ekotizimiga ko'chirish loyihalari uchun dolzarbdir.

WebAssemblyning istisno holatlarini qayta ishlash taklifi

WebAssembly hamjamiyati standartlashtirilgan istisno holatlarini qayta ishlash taklifi (ko'pincha WasmEH deb ataladi) ustida ishlamoqda. Ushbu taklif WebAssemblyda istisnolarni qayta ishlashning ko'chma va samarali usulini ta'minlashga qaratilgan. Taklif istisnolarni otish va ushlash uchun yangi ko'rsatmalarni, shuningdek, ushbu maqolaning asosiy mavzusi bo'lgan stack unwinding mexanizmini belgilaydi.

WebAssembly istisno holatlarini qayta ishlash taklifining asosiy tarkibiy qismlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• try/catch bloklari: Boshqa tillarda istisno holatlarini qayta ishlashga o'xshab, WebAssembly istisnolarni otishi mumkin bo'lgan kodni o'rash va ushbu istisnolarni hal qilish uchun try va catch bloklarini taqdim etadi.
• Istisno ob'ektlari: WebAssembly istisnolari ma'lumotlarni olib yurishi mumkin bo'lgan ob'ektlar sifatida ifodalanadi. Bu istisno ishlovchisiga yuz bergan xato haqida ma'lumot olish imkonini beradi.
• throw ko'rsatmasi: Ushbu ko'rsatma istisnoni ko'tarish uchun ishlatiladi.
• rethrow ko'rsatmasi: Istisno ishlovchisiga istisnoni yuqori darajaga tarqatish imkonini beradi.
• Stack unwinding: Istisno otilgandan keyin qo'ng'iroqlar stekini tozalash jarayoni, bu resurslarni to'g'ri boshqarish va dastur barqarorligini ta'minlash uchun zarurdir.

Stack Unwinding: Istisno holatlarini qayta ishlashning asosi

Stack unwinding istisno holatlarini qayta ishlash jarayonining muhim qismidir. Istisno otilganda, WebAssembly runtime tegishli istisno ishlovchisini topish uchun qo'ng'iroqlar stekini "ochish" kerak. Bu quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

1. Istisno otiladi: throw ko'rsatmasi bajariladi, bu istisno yuz berganligini bildiradi.
2. Ishlovchi qidiriladi: Runtime qo'ng'iroqlar stekida istisnoni hal qila oladigan catch blokini qidiradi. Ushbu qidiruv joriy funktsiyadan qo'ng'iroqlar steki ildiziga qarab davom etadi.
3. Stekni ochish: Runtime qo'ng'iroqlar stekidan o'tar ekan, har bir funktsiyaning stek freymini "ochishi" kerak. Bu quyidagilarni o'z ichiga oladi:
• Oldingi stek ko'rsatkichini tiklash.
• Ochilayotgan funktsiyalar bilan bog'langan har qanday finally bloklarini (yoki aniq finally bloklariga ega bo'lmagan tillardagi ekvivalent tozalash kodini) bajarish. Bu resurslarning to'g'ri chiqarilishini va dasturning izchil holatda qolishini ta'minlaydi.
• Stek freymini qo'ng'iroqlar stekidan olib tashlash.
4. Ishlovchi topiladi: Agar mos istisno ishlovchisi topilsa, runtime ishlovchiga boshqaruvni o'tkazadi. Keyin ishlovchi istisno haqida ma'lumot olishi va tegishli choralar ko'rishi mumkin.
5. Ishlovchi topilmadi: Agar qo'ng'iroqlar stekida mos istisno ishlovchisi topilmasa, istisno ushlanmagan deb hisoblanadi. WebAssembly runtime odatda bu holda dasturni yakunlaydi (garchi embedderlar ushbu xatti-harakatni sozlashlari mumkin).

Misol: Quyidagi soddalashtirilgan qo'ng'iroqlar stekini ko'rib chiqing:

Function A calls Function B
Function B calls Function C
Function C throws an exception

Agar Function C istisno otsa va Function B istisnoni hal qila oladigan try/catch blokiga ega bo'lsa, stack unwinding jarayoni quyidagilarni amalga oshiradi:

1. Function C ning stek freymini ochish.
2. Function B dagi catch blokiga boshqaruvni o'tkazish.

Agar Function B da catch bloki bo'lmasa, unwinding jarayoni Function A ga davom etadi.

WebAssemblyda Stack Unwindingni amalga oshirish

WebAssemblyda stack unwindingni amalga oshirish bir nechta asosiy komponentlarni o'z ichiga oladi:

• Qo'ng'iroqlar stekini ifodalash: WebAssembly runtime stek freymlaridan samarali o'tish imkonini beradigan qo'ng'iroqlar stekini ifodalashni saqlashi kerak. Bu odatda bajarilayotgan funktsiya, mahalliy o'zgaruvchilar va qaytarish manzili haqida ma'lumot saqlashni o'z ichiga oladi.
• Freym ko'rsatkichlari: Freym ko'rsatkichlari (yoki shunga o'xshash mexanizmlar) qo'ng'iroqlar stekidagi har bir funktsiyaning stek freymlarini topish uchun ishlatiladi. Bu runtimega funktsiyaning mahalliy o'zgaruvchilariga va boshqa tegishli ma'lumotlarga oson kirish imkonini beradi.
• Istisno holatlarini qayta ishlash jadvallari: Ushbu jadvallar har bir funktsiya bilan bog'langan istisno ishlovchilari haqida ma'lumot saqlaydi. Runtime ushbu jadvallardan funktsiyaning berilgan istisnoni hal qila oladigan ishlovchiga ega yoki yo'qligini tezda aniqlash uchun foydalanadi.
• Tozalash kodi: Runtime stekni ochish paytida tozalash kodini (masalan, finally bloklarini) bajarishi kerak. Bu resurslarning to'g'ri chiqarilishini va dasturning izchil holatda qolishini ta'minlaydi.

WebAssemblyda stack unwindingni amalga oshirish uchun bir nechta turli xil yondashuvlar ishlatilishi mumkin, ularning har biri ishlash va murakkablik nuqtai nazaridan o'zaro kelishuvlarga ega. Ba'zi umumiy yondashuvlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Nol xarajatli istisno holatlarini qayta ishlash (ZCEH): Ushbu yondashuv istisno holatlari otilmaganda istisno holatlarini qayta ishlash xarajatlarini minimallashtirishga qaratilgan. ZCEH odatda qaysi funktsiyalar istisno otishi mumkinligini aniqlash uchun statik tahlildan foydalanishni va keyin ushbu funktsiyalar uchun maxsus kod yaratishni o'z ichiga oladi. Istisno otmasligi ma'lum bo'lgan funktsiyalar istisno holatlarini qayta ishlash xarajatlarisiz bajarilishi mumkin. LLVM ko'pincha buning variantidan foydalanadi.
• Jadvalga asoslangan unwinding: Ushbu yondashuv stek freymlari va istisno ishlovchilari haqida ma'lumot saqlash uchun jadvallardan foydalanadi. Keyin runtime istisno otilganda stekni tezda ochish uchun ushbu jadvallardan foydalanishi mumkin.
• DWARF ga asoslangan unwinding: DWARF (Debugging With Attributed Record Formats) stek freymlari haqida ma'lumotni o'z ichiga olgan standart disk raskadrovka formatidir. Runtime istisno otilganda stekni ochish uchun DWARF ma'lumotidan foydalanishi mumkin.

WebAssemblyda stack unwindingni aniq amalga oshirish WebAssembly runtimega va WebAssembly kodini yaratish uchun ishlatiladigan kompilyatorga qarab farq qiladi.

Stack Unwindingning ishlashga ta'siri

Stack unwinding WebAssembly ilovalarining ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Stekni ochish xarajatlari sezilarli bo'lishi mumkin, ayniqsa qo'ng'iroqlar steki chuqur bo'lsa yoki ko'plab funktsiyalarni ochish kerak bo'lsa. Shuning uchun WebAssembly ilovalarini loyihalashtirishda istisno holatlarini qayta ishlashning ishlashga ta'sirini diqqat bilan ko'rib chiqish juda muhimdir.

Bir nechta omillar stack unwindingning ishlashiga ta'sir qilishi mumkin:

• Qo'ng'iroqlar stekining chuqurligi: Qo'ng'iroqlar steki qanchalik chuqur bo'lsa, shuncha ko'p funktsiyalar ochilishi kerak va shunchalik ko'p xarajat qilinadi.
• Istisnolarning chastotasi: Agar istisno holatlari tez-tez otilsa, stack unwinding xarajatlari sezilarli bo'lishi mumkin.
• Tozalash kodining murakkabligi: Agar tozalash kodi (masalan, finally bloklari) murakkab bo'lsa, tozalash kodini bajarish xarajatlari sezilarli bo'lishi mumkin.
• Stack unwindingni amalga oshirish: Stack unwindingni aniq amalga oshirish ishlashga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Nol xarajatli istisno holatlarini qayta ishlash usullari istisno holatlari otilmaganda xarajatlarni minimallashtirishi mumkin, ammo istisno holatlari yuz berganda yuqori xarajatlarni keltirib chiqarishi mumkin.

Stack unwindingning ishlashga ta'sirini minimallashtirish uchun quyidagi strategiyalarni ko'rib chiqing:

• Istisnolardan foydalanishni minimallashtiring: Istisnolardan faqat haqiqiy favqulodda holatlar uchun foydalaning. Istisnolardan normal boshqaruv oqimi uchun foydalanishdan saqlaning. Rust kabi tillar to'liq istisnolardan qochadi va ochiq xatolarni qayta ishlashni (masalan, Result turi) afzal ko'radi.
• Qo'ng'iroqlar steklarini sayoz tuting: Iloji boricha chuqur qo'ng'iroqlar steklaridan saqlaning. Qo'ng'iroqlar stekining chuqurligini kamaytirish uchun kodni qayta faktoring qilishni ko'rib chiqing.
• Tozalash kodini optimallashtiring: Tozalash kodi imkon qadar samarali bo'lishini ta'minlang. finally bloklarida keraksiz operatsiyalarni bajarishdan saqlaning.
• Samarali stack unwindingni amalga oshirishga ega WebAssembly runtime dan foydalaning: Nol xarajatli istisno holatlarini qayta ishlash kabi samarali stack unwindingni amalga oshirishga ega WebAssembly runtime ni tanlang.

Misol: Ko'p sonli hisob-kitoblarni amalga oshiradigan WebAssembly ilovasini ko'rib chiqing. Agar ilova hisob-kitoblardagi xatolarni hal qilish uchun istisnolardan foydalansa, stack unwinding xarajatlari sezilarli bo'lishi mumkin. Buni yumshatish uchun ilova istisnolar o'rniga xato kodlaridan foydalanish uchun o'zgartirilishi mumkin. Bu stack unwinding xarajatlarini yo'q qiladi, lekin ilovadan har bir hisob-kitobdan keyin xatolarni ochiq tekshirishni talab qiladi.

Misol kod bo'laklari (Kontseptual - WASM Assembly)

Ushbu blog post formati tufayli biz to'g'ridan-to'g'ri bajariladigan WASM kodini taqdim eta olmasak ham, keling, istisno holatlarini qayta ishlash WASM assembly (WAT - WebAssembly Text formati) da qanday ko'rinishi *mumkinligini* kontseptual jihatdan tasvirlaymiz:

;; Define an exception type
(type $exn_type (exception (result i32)))

;; Function that might throw an exception
(func $might_fail (result i32)
  (try $try_block
    i32.const 10
    i32.const 0
    i32.div_s  ;; This will throw an exception if dividing by zero

    ;; If no exception, return the result
    (return)

    (catch $exn_type
      ;; Handle the exception: return -1
      i32.const -1
      (return))
  )
)

;; Function that calls the potentially failing function
(func $caller (result i32)
  (call $might_fail)
)

;; Export the caller function
(export "caller" (func $caller))

;; Define an exception
(global $my_exception (mut i32) (i32.const 0))

;; throw exception (pseudo code, actual instruction varies)
;; throw $my_exception

Izoh:

• (type $exn_type (exception (result i32))): Istisno turini belgilaydi.
• (try ... catch ...): Try-catch blokini belgilaydi.
• $might_fail ichida i32.div_s nolga bo'lish xatosiga (va istisno) olib kelishi mumkin.
• catch bloki $exn_type turidagi istisnoni hal qiladi.

Eslatma: Bu soddalashtirilgan kontseptual misol. WebAssembly istisno holatlarini qayta ishlash ko'rsatmalari va sintaksisi WebAssembly spetsifikatsiyasining aniq versiyasiga va ishlatilayotgan vositalarga qarab biroz farq qilishi mumkin. Eng so'nggi ma'lumotlar uchun rasmiy WebAssembly hujjatlariga murojaat qiling.

Istisnolardan foydalangan holda WebAssemblyni disk raskadrovka qilish

Istisnolardan foydalanadigan WebAssembly kodini disk raskadrovka qilish qiyin bo'lishi mumkin, ayniqsa siz WebAssembly runtime va istisno holatlarini qayta ishlash mexanizmi bilan tanish bo'lmasangiz. Biroq, bir nechta vositalar va usullar sizga istisnolardan foydalangan holda WebAssembly kodini samarali disk raskadrovka qilishda yordam berishi mumkin:

• Brauzer dasturchi vositalari: Zamonaviy veb-brauzerlar WebAssembly kodini disk raskadrovka qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan kuchli dasturchi vositalarini taqdim etadi. Ushbu vositalar odatda tanaffus nuqtalarini o'rnatish, kod orqali o'tish, o'zgaruvchilarni tekshirish va qo'ng'iroqlar stekini ko'rish imkonini beradi. Istisno otilganda, dasturchi vositalari istisno haqida ma'lumot, masalan, istisno turi va istisno otilgan joy haqida ma'lumot berishi mumkin.
• WebAssembly disk raskadrovkalari: Bir nechta maxsus WebAssembly disk raskadrovkalari mavjud, masalan, WebAssembly Binary Toolkit (WABT) va Binaryen toolkit. Ushbu disk raskadrovkalari WebAssembly modulining ichki holatini tekshirish va aniq ko'rsatmalarda tanaffus nuqtalarini o'rnatish qobiliyati kabi ilg'or disk raskadrovka xususiyatlarini taqdim etadi.
• Jurnalga yozish: Jurnalga yozish istisnolardan foydalangan holda WebAssembly kodini disk raskadrovka qilish uchun qimmatli vosita bo'lishi mumkin. Bajarilish oqimini kuzatish va otilgan istisnolar haqida ma'lumot yozish uchun kodingizga jurnalga yozish bayonotlarini qo'shishingiz mumkin. Bu istisnolarning asosiy sababini aniqlashga va istisnolarning qanday hal qilinayotganini tushunishga yordam beradi.
• Manba xaritalari: Manba xaritalari WebAssembly kodini asl manba kodiga qaytarish imkonini beradi. Bu WebAssembly kodini disk raskadrovka qilishni ancha osonlashtirishi mumkin, ayniqsa kod yuqori darajadagi tildan kompilyatsiya qilingan bo'lsa. Istisno otilganda, manba xaritasi asl manba faylidagi tegishli kod qatorini aniqlashga yordam beradi.

WebAssembly istisno holatlarini qayta ishlash uchun kelajak yo'nalishlari

WebAssembly istisno holatlarini qayta ishlash taklifi hali ham rivojlanmoqda va yanada yaxshilanishlar o'rganilayotgan bir nechta sohalar mavjud:

• Istisno turlarini standartlashtirish: Hozirda WebAssemblyga moslashtirilgan istisno turlarini belgilashga ruxsat beriladi. Umumiy istisno turlari to'plamini standartlashtirish turli WebAssembly modullari o'rtasida o'zaro ishlash qobiliyatini yaxshilashi mumkin.
• Axlat yig'ish bilan integratsiya: WebAssembly axlat yig'ish uchun qo'llab-quvvatlashga ega bo'lganligi sababli, istisno holatlarini qayta ishlashni axlat yig'uvchi bilan integratsiya qilish muhim bo'ladi. Bu istisno holatlari otilganda resurslarning to'g'ri chiqarilishini ta'minlaydi.
• Yaxshilangan vositalar: Istisnolardan foydalangan holda WebAssembly kodini disk raskadrovka qilishni osonlashtirish uchun WebAssembly disk raskadrovka vositalarini doimiy ravishda takomillashtirish juda muhim bo'ladi.
• Ishlashni optimallashtirish: WebAssemblyda stack unwinding va istisno holatlarini qayta ishlashning ishlashini optimallashtirish uchun qo'shimcha tadqiqotlar va ishlanmalar zarur.

Xulosa

WebAssembly istisno holatlarini qayta ishlash murakkab va mustahkam WebAssembly ilovalarini ishlab chiqishni ta'minlash uchun muhim xususiyatdir. Stack unwindingni tushunish WebAssemblyda istisnolarning qanday hal qilinayotganini tushunish va istisnolardan foydalanadigan WebAssembly ilovalarining ishlashini optimallashtirish uchun zarurdir. WebAssembly ekotizimi rivojlanishda davom etar ekan, biz istisno holatlarini qayta ishlash mexanizmida yanada yaxshilanishlarni ko'rishimiz mumkin, bu WebAssemblyni keng ko'lamli ilovalar uchun yanada jozibali platformaga aylantiradi.

Istisno holatlarini qayta ishlashning ishlashga ta'sirini diqqat bilan ko'rib chiqish va tegishli disk raskadrovka vositalari va usullaridan foydalanish orqali dasturchilar ishonchli va saqlash mumkin bo'lgan WebAssembly ilovalarini yaratish uchun WebAssembly istisno holatlarini qayta ishlashdan samarali foydalanishlari mumkin.