WebAssembly不是软件！它是计算机中的计算机

整理丨诺亚

不要把Wasm当成软件，它是计算机中的计算机。

WebAssembly的诞生源起于几大Web浏览器供应商（Apple，Google，Microsoft，Mozilla）之间的合作。设计者最初将其设想为一个安全可靠的执行环境，用于以近乎本机的性能在Web上运行不受信任的代码。

然而时至今日，这门新兴技术早已扩展到Web浏览器之外，甚至有一部分人认为，Wasm将取代容器技术和无处不在的JavaScript。

这些当然远远不足以说明Wasm的惊艳之处，游戏规则的改变者可没有那么简单。

比Java还狠：“一次部署、随处部署”

如今，WebAssembly的计算潜力已经得到了很大的认可。这不得不归因于它的设计初衷。

众所周知，人们使用各种不同种类的语言来编写软件，让这些语言相互交互是很困难的。而WebAssembly恰恰提供了一个框架，让开发人员可以用他们想要的语言进行编写，然后，它会生成通用的模拟计算机格式，这种格式允许用各种语言编写的组件相互通信。

正如边缘云平台Fastly的工程师Luke Wagner提到的：“Wasm的设计是编程语言的可移植编译目标。我认为这里的关键词是'编译目标'，这意味着我们可以采用我们的各种源语言。”

“除了能够将它们编译成所有不同的本机指令集外，我们还可以将它们编译成WebAssembly。然后，我们可以将这个WASM发送给浏览器或某种类型的WASM引擎，该引擎将在内部将其编译为运行它的实际指令集。这给我们带来的是可移植性、确定性(如果需要的话)、控制流完整性和子进程沙箱。”

由此看来，WebAssembly要实现的是“一次部署，随处部署”。更准确的说，理想情况下，你可以编写一次代码，几乎不需要任何配置，就可以将其部署到任何CPU或设备上。尽管有人可能会觉得有失偏颇，但在某些方面，的确可以把它看作是一个高效的编译器。

不止浏览器，简直无处不在

发布于2018年的WebAssembly，最初是作为Web开发领域的技术，引起了关注。而在2019年，WASI（WebAssembly系统接口）的出现使情况发生了变化，它为Wasm提供了一个模块化的界面，将WebAssembly带到了浏览器之外。

WebAssembly的这种转变甚至促使Docker联合创始人Solomon Hykes在2019年发推文说:“如果WASM+WASI在2008年就存在，我们就不需要创建Docker了。这就是它的重要性。服务器上的WebAssembly是计算的未来。”

短短四五年光景，我们看到WebAssembly在浏览器之外的应用也渐入佳境。

根据今年9月发布的《WebAssembly 2023现状报告》，SlashData与CNCF（云原生计算基金会）合作对255名WebAssembly用户进行调查，发现WebAssembly的使用已经远远超出了其最初的 Web 应用程序目标。

该报告发现，虽然Wasm仍然主要用于开发Web应用程序（58%），但它的使用正在从原始用例扩展到数据可视化（35%），物联网（32%），人工智能（30%），后端服务（不包括无服务器）（27%）和边缘计算（25%）等新领域。

“在浏览器之外，在现有系统中嵌入Wasm以使访客代码更接近系统是一种流行的做法。举个例子，一个浏览器有很多不是用JavaScript编写的代码。此外，人们正在使用Wasm来探索分布式计算的替代模型，如无服务器、分布式行动者、记录和回放，边缘计算等等。”Fastly工程师Wagner如是说。

当前，尽管可以从广泛的软件项目中看到WebAssembly的身影，但挑战依然存在，比如WebAssembly模块目前仍然无法支持所有编程语言；即使在它支持的少数编程语言中，如Rust、C++、Python，要将其部署到各种设备中依然有各自的问题；组件结构仍然不够标准化……这些挑战的解决或许只要一两年，或许还需要相当长的时间，届时WebAssembly的跨平台部署才能展现其真正的功能。

WebAssembly应用程序使用的语言排行，JavaScript是Wasm应用程序最流行的语言

Wasm不是软件，是一种新型“计算机”

虽然WebAssembly还处于发展早期，但在某些圈内人士来看，它已经表现出将技术车轮推向未来的潜力。

NGINX产品管理高级总监Liam Crilly在最近的一次谈话中，将WebAssembly比作一台概念意义上的计算机。他是这样解释的：虽然WebAssembly不能直接在物理设备上运行，但它有可能通过使用WebAssembly模块在用于数据交换和部署的设备网络上运行。

“WebAssembly允许我们重新思考我们需要的抽象。它使我们能够迈出下一步，而不是持续地锚定在我们用来描述存储和计算的初始元素上。这就是为什么我在Kubernetes的背景中提到它，因为它仍然带有一些包袱。”

实际上，WebAssembly可以被认为是一种新型的计算机。它拥有一个指令集，类似于CPU，“汇编（Assembly）”部分就是从它派生出来的。

当你检查示例代码时，它与此非常相似，前提条件是它是人类可读的。这台简单的“计算机”能做传统计算机可以执行的任何事情。重要的是，这个新的指令集成为所有编程语言的编译目标。从本质上讲，任何高级编程语言不仅可以编译为特定硬件的CPU指令集，还可以编译为WebAssembly指令集。

此外，WebAssembly可以被视为一个强大的编译器目标，正如Crilly所解释的：“WebAssembly的迷人之处在于它提供了编译器的优势，使你能够使用高级语言并生成优化良好的指令集代码。”

然而，由于WebAssembly的功能是一个抽象的计算机，它需要一个虚拟机或运行时来接受这个指令集并在硬件上执行它。虽然这最初看起来像是一个额外的抽象层，但实际上它非常巧妙。

Crilly说，使用WebAssembly，就可以为任何硬件构建一个运行时，开发人员和运营人员就不再需要关注具体的硬件细节。

“如果我有一个编译到这个指令集的 WebAssembly 模块，我就会获得编译器优化的好处，其中包括运行时的即时 （JIT） 优化，因为我将这个指令集的字节码转换为 CPU 指令。这个额外的优化层类似于 JIT 编译器和浏览器运行时，可提供接近本机的计算性能。因此，这个抽象层的缺点很小。”

Wasm：计算机中的计算机

“将WebAssembly视为计算机”的概念并非猎奇。

企业管理协会（EMA）分析师Torsten Volk对此更进了一步，将Wasm描述为“计算机中的计算机”。

“它不是提供对CPU，RAM，存储和网络硬件的直接访问，而是为应用程序提供对这些资源的简化通用版本的访问权限。通过将来自为Wasm编译的应用程序字节码的指令转换为直接与CPU、RAM和磁盘指令集通信的字节码来实现这一点。一旦此转换层普遍适用于大多数类型的应用程序，你实际上可以将 Wasm运行时描述为一种新型计算机。"

在操作系统与硬件的关系上，人们的探索从未停止。而WebAssembly的出现无疑为此提供了另一种答案。

Fermyon Technologies的联合创始人兼首席执行官Matt Butcher谈到：“虚拟机打破了将操作系统视为与硬件具有一对一关系的思维。我们可以在单个硬件上运行许多操作系统，而容器通过允许我们安全地（并以多租户方式）运行许多共享一个内核的离散文件系统来进一步推动这一故事。“

“Wasm可以被视为第三次浪潮：应用程序不直接依赖于主机操作系统。它只是声明它需要什么，主机运行时可以专门满足这些需求。最后，开发人员不需要了解目标环境的操作系统或架构。”

写在最后

整体上看，WebAssembly 不仅通过沙盒执行提高了安全性，还通过使开发人员能够使用几乎所有流行语言创建高性能 Web 应用程序。随着WebAssembly的不断发展和生态系统的扩展，其“游戏规则改变者”的角色在开源开发的格局中可能会愈发突出。

不过在WebAssembly能发挥其全部潜力之前，还有很长的路要走。在许多方面，Wasm的格局类似于几年前Kubernetes蓬勃发展的早期开发和采用。

值得一提的是，根据《WebAssembly 2023现状报告》，大多数软件开发人员对未来在Web和非Web环境中采用Wasm持乐观态度。报告提到，将现有应用程序迁移到 Wasm 时，30%的受访者体验到超过 50%的性能优势。此外，“更快的加载时间，探索新用例和技术的能力，在项目之间共享代码的能力”均是WebAssembly吸引开发人员的主因。

另外，报告中约有22%的参与者对Wasm在Web或非Web环境中的采用表示悲观。关于Wasm面临的挑战，受访者则提到了调试和故障排除困难，运行时之间的性能不同，运行时之间缺乏一致的开发人员体验，缺乏学习材料以及与某些浏览器的兼容性问题。

参考链接：

https://thenewstack.io/webassembly-reaches-a-cloud-native-milestone/

https://developers.slashdot.org/story/23/09/10/0653235/webassembly-2023-survey-finds-enthusiasm---and-some-challenges

https://www.infoworld.com/article/3706249/developers-have-doubts-about-webassembly-report-finds.html

https://andrewzuo.com/linux-foundation-report-finds-serious-issues-with-webassembly-b9c47b3b0b4c

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