Oracle开源WebAssembly引擎GraalWasm

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近日 Oracle 开源了其在 GraalVM 中实现的 WebAssembly 引擎 GraalWasm，开发团队介绍，GraalWasm 当前实现了 WebAssembly MVP（最小可行产品）规范，并且可以以二进制格式运行 WebAssembly 程序，该程序是由诸如 Emscripten 之类的编译器后端生成的。

支持 WebAssembly 扩展了 GraalVM 与其它支持的语言一起执行的能力，进一步有望使其成为通用编程语言执行平台。不过目前 GraalWasm 还是一个非常早期的实现，并且处于实验模式。

为了实现 GraalWasm，开发团队使用 GraalVM 作为提供有效局部评估引擎的平台，使用 GraalVM 的 Truffle API，首先实现了 WebAssembly 二进制文件的解释器。

WebAssembly 的半结构化格式能够轻松地恢复程序的控制流结构，从而使存储代码的内存数据结构可以表示为 AST。用 AST 表示的程序的解释器可以用非常简单的方式编写，但是，尽管基于 AST 的数据结构更易于检查和操作，但它们确实存在引入额外内存开销的缺点。

另一方面，基于位码的代码表示不需要为每个基本指令实例化树节点，这就是基于位码的 GraalVM 解释器通常具有更小的内存占用的原因。

由于每个 WebAssembly 块仅包含线性指令序列，因此 GraalWasm 能够结合两种解释器方法中的最佳方法：AST 叠加在 WebAssembly 的控制流指令之上，如 if 和 loop。但是每个块都用一个 Truffle AST 节点，称之为 Wasm 块节点，这减少了内存占用，因为每个块中的单个指令不需要单独的节点对象。

此外，GraalWasm 块节点不会复制原始指令流的各个部分，而是仅将指针包含在 WebAssembly 二进制文件的字节数组中。

文本 WebAssembly、二进制 WebAssembly 与 GraalWasm AST 之间的对应关系

在此数据结构之上实现的解释器是基于 AST 的解释器和基于位码的解释器之间的混合体。在较高的控制流级别上，它在适当的基本块之间分配。在每个基本块中，解释器在迭代该基本块的操作码的解释循环内完成。这种设计使转译更容易理解，并简化了部分评估。

运行时，解释器和程序将传递到 Truffle 的局部评估引擎，然后该引擎将解释器专门用于程序，并将专门的代码传递给 GraalVM 编译器，最终为目标平台生成高效的汇编代码。

关于 GraalWasm 的更多技术细节可以查看官方博客：

• https://medium.com/graalvm/announcing-graalwasm-a-webassembly-engine-in-graalvm-25cd0400a7f2

开发团队还介绍了项目接下来的发展规划，其表示，GraalWasm 的动机之一是扩展 GraalVM 的 node.js 实现支持的 API 集，WebAssembly 支持的增加将使其能够实现加载 WebAssembly 二进制文件的 V8 兼容 API 功能。

下一步将是实现 WebAssembly 系统接口（WASI），这对于在 Web 上下文外部运行 WebAssembly 程序是必需的。WASI 是一组 API，用于抽象化对各种操作系统功能的访问，例如文件 API、网络套接字和时钟。

同时 GraalWasm 将专注于提高性能，初步实验和对多个 C 微基准的性能调整表明，与以最高优化水平进行编译的本地 GCC 二进制文件相比，GraalWasm 当前可实现约 0.5 倍至 0.75 倍的峰值性能。

另一方面是改善 GraalWasm 中的调试支持，并将其与 GraalVM 的其余部分集成。- END -

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