Oracle 開源WebAssembly 引擎GraalWasm
近日Oracle開源了其在GraalVM 中實現的WebAssembly引擎GraalWasm,開發團隊介紹,GraalWasm當前實現了WebAssembly MVP(最小可行產品)規範,並且可以以二進制格式運行WebAssembly程序,該程序是由諸如Emscripten之類的編譯器後端生成的。
支持WebAssembly 擴展了 GraalVM 與其它支持的語言一起執行的能力,進一步有望使其成為通用編程語言執行平台。不過目前GraalWasm 還是一個非常早期的實現,並且處於實驗模式。
為了實現GraalWasm,開發團隊使用GraalVM作為提供有效局部評估引擎的平台,使用GraalVM的 Truffle API,首先實現了WebAssembly二進製文件的解釋器。
WebAssembly 的半結構化格式能夠輕鬆地恢復程序的控制流結構,從而使存儲代碼的內存數據結構可以表示為AST。用AST 表示的程序的解釋器可以用非常簡單的方式編寫,但是,儘管基於AST 的數據結構更易於檢查和操作,但它們確實存在引入額外內存開銷的缺點。
另一方面,基於位碼的代碼表示不需要為每個基本指令實例化樹節點,這就是基於位碼的GraalVM 解釋器通常具有更小的內存佔用的原因。
由於每個WebAssembly 塊僅包含線性指令序列,因此GraalWasm 能夠結合兩種解釋器方法中的最佳方法:AST 疊加在WebAssembly 的控制流指令之上,如if 和loop。但是每個塊都用一個 Truffle AST 節點,稱之為 Wasm 塊節點,這減少了內存佔用,因為每個塊中的單個指令不需要單獨的節點對象。
此外,GraalWasm 塊節點不會復制原始指令流的各個部分,而是僅將指針包含在WebAssembly 二進製文件的字節數組中。
文本WebAssembly、二進制WebAssembly 與GraalWasm AST 之間的對應關係
在此數據結構之上實現的解釋器是基於AST 的解釋器和基於位碼的解釋器之間的混合體。在較高的控制流級別上,它在適當的基本塊之間分配。在每個基本塊中,解釋器在迭代該基本塊的操作碼的解釋循環內完成。這種設計使轉譯更容易理解,並簡化了部分評估。
運行時,解釋器和程序將傳遞到Truffle 的局部評估引擎,然後該引擎將解釋器專門用於程序,並將專門的代碼傳遞給GraalVM 編譯器,最終為目標平台生成高效的彙編代碼。
關於GraalWasm 的更多技術細節可以查看官方博客:
開發團隊還介紹了項目接下來的發展規劃,其表示,GraalWasm 的動機之一是擴展GraalVM 的node.js 實現支持的API 集,WebAssembly 支持的增加將使其能夠實現加載WebAssembly 二進製文件的V8 兼容API功能。
下一步將是實現 WebAssembly 系統接口(WASI),這對於在Web 上下文外部運行WebAssembly 程序是必需的。WASI 是一組API,用於抽象化對各種操作系統功能的訪問,例如文件API、網絡套接字和時鐘。
同時GraalWasm 將專注於提高性能,初步實驗和對多個C 微基準的性能調整表明,與以最高優化水平進行編譯的本地GCC 二進製文件相比,GraalWasm 當前可實現約0.5 倍至0.75 倍的峰值性能。
另一方面是改善GraalWasm 中的調試支持,並將其與GraalVM 的其餘部分集成。