这篇文章将展示如何使用 Wasm 和 RPC 在 web 上执行与语言无关的通用代码。
本文作者： Second State 的研究员、开源核心开发 Tim McCallum。
从浏览器内的角度来看，Wasm 最近的开发工作，理所当然地受到了广泛好评。在上一篇 ，我们对 Rust 到 Wasm 的编译以及简单的浏览器内 Wasm 执行的案例做了演示。
在另外一篇文章 ，里面有绝佳的浏览器内的 WASM 应用程序示例，并辅以了对WebAssembly（Wasm）的详细解释。
浏览器之外
Wasm 不仅仅是浏览器的字节码。 Wasm 有着前所未有的强大的可移植性、高效率和灵活性。因此，我们现在可以做到，以多种不同语言编写浏览器内 Wasm 应用程序，发展到在所有设备上分发 Wasm 独立功能单元，在这一点上取得飞跃。
Wasm 执行环境可以包括最少的 shell、移动设备、台式机和物联网设备。Wasm 可能会推动从微芯片乃至整个数据中心，这所有一切的发展（Webassembly.org，2019）。
为什么跨越浏览器很重要？
当连接到现代 Web 服务时，我们并非仅仅与一台机器进行交互，而是持续和后台可能数千台机器进行交互（ Arpaci-Dusseau 和Arpaci-Dusseau，2018 ）。
网站越复杂，运营成本就越高。散布在分布式系统上的微服务需要尽最大可能做到简单、高效和可靠。对于 Facebook、Google 这种大公司来说，这些特性意味着可以节省大量能耗，进而节省成本，促成积极成果。
除了这些能轻易做到的，我们还应该积极试验，以找到方法来改善 Wasm 最终用户/消费者体验。 eBay 就是一个很好的例子。
利用 Wasm，eBay 最近很好地完善了其移动条形码扫描仪的实现，恰到好处地为客户提供了最优服务（ Tech.ebayinc.com，2019）。
为什么选 Wasm？
首先我们需要了解下“抽象化”。
虽然操作系统抽象化对于构建分布式系统来说是一个糟糕的选择，但编程语言抽象化却更具意义。 （阿帕奇-杜索和阿帕奇-杜索，2018）。Wasm 作为从一开始就使用形式语义设计的第一种主流编程语言，进一步地提供了对现代硬件的抽象化的支持（Rossberg等，2018）。
Wasm 允许在最大量的源代码语言中编写和共享每个单个功能的逻辑。Wasm符合我们熟知的最佳软件原则和惯例（DRY 和 KISS），并提供了必要时在所有设备之间转换可执行代码的方法。
为什么要进行远程过程调用（Remote Procedure Call）？
从进程间通信（IPC）角度来看，最主要的抽象化是基于远程程序调用（Remote Procedure Call）的概念，简称 RPC。（Arpaci-Dusseau和Arpaci-Dusseau，2018）。
要实现这种分布式机器之间普遍存在的互操作性，需要具备允许任何应用程序(以任何语言编写)直接从任何其他分布式机器调用服务的功能，就好像它只是调用自己的本地对象一样。 这正是远程过程调用 (RPC) 技术所实现的。
本文的目标是使用 Wasm 和 RPC 在 web 上执行与语言无关的通用代码。
在下一节中，会讲解如何：
编写自定义的 Rust 代码并编译为 Wasm设置 RPC 服务器在 RPC 服务器上定义自定义服务安装 Wasm 虚拟机（WAVM）通过 HTTP Post（即Curl，Python等）远程执行自定义 WebAssembly（Wasm）代码1.编写自定义的 Rust 代码并编译为 Wasm
安装 Rust
<code>curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs (https://sh.rustup.rs/) | shsource $HOME/.cargo/env/<code>
创建新的 Rust 项目
<code>cd ~cargo new --lib add_numbers_via_wavmcd add_numbers_via_wavm/<code>
编辑 Cargo.toml 文件; 添加 lib 部分 ，同时也添加依赖项，如下所示
<code>[lib]name = "adding_lib"path = "src/adding.rs"crate-type =["cdylib"][dependencies]serde_json = "1.0"/<code>
在命令行中添加必要的 Wasm 软件和配置
<code>rustup target add wasm32-wasirustup override set nightly/<code>
创建一个名为 ~/.cargo/config 的新文件。并将以下构建文本放入这个新创建的配置文件中。
<code>[build]target = "wasm32-wasi"/<code>
编写一个我们可以调用的有不同的功能的定制的 Rust 程序。在下面的例子中，函数“ double”和“ triple” 会分别取一个整数并分别乘以 2 和 3。
<code>use serde_json::json;pub extern fn print(answer: i32){let the_answer = json!({"Result": answer});println!("{}", the_answer.to_string());}#[no_mangle]pub extern fn double(x: i32){let z = x * 2;print(z);}#[no_mangle]pub extern fn triple(x: i32){let z = x * 3;print(z);}/<code>
可以使用以下命令编译上面的代码
<code>cargo build --release/<code>
2. 设置 RPC 服务器
这里给大家推荐一个简洁的 C++ RPC 服务器，叫做 rpcsrv (链接：https://github.com/jgarzik/rpcsrv)。 我们要使用这个 C++ RPC 服务器来接受 HTTP POST 并通过 C++ 将它们转换为系统调用。
<code>sudo apt-get updatesudo apt-get -y upgradesudo apt-get install autoconfsudo apt install libevent-2.1-6sudo apt-get install libevent-devsudo apt-get install libtoolcd ~git clone https://github.com/jgarzik/rpcsrv.gitcd ~/rpcsrvgit submodule update --init./autogen.sh./configuremakesudo make install/<code>
使用以下命令开启 RPC 服务
<code>sudo ./rpcsrvd --listen-port 8080/<code>
3. 在 RPC 服务器上定义自定义服务
在我们进一步讨论之前，我想简单地讨论一下 JSON 的使用。 我简要地探索了一个关于单值的绝妙概念。 Univalue 是一个高性能的 RAII C++ JSON 库和通用值对象类。我之后会找时间针对这个做彻底的研究。
方便起见，我结合使用了 UniValue 和 rapidjson 。 同样，我也需要更多的时间来研究，来找到数据交换和互操作性的最佳方法，我们之后再进行讨论。
下面的代码用于安装 rapidjson 。
<code>cd ~https://github.com/Tencent/rapidjson.gitcd ~/rapidjsongit submodule update --initmkdir buildcd ~/rapidjson/build/cmake ..sudo cp -rp ~/rapidjson/include/rapidjson /usr/include//<code>
在安装 rapidjson 之后，我修改了原始 C++ API 文件（链接：https://github.com/jgarzik/rpcsrv/blob/master/src/myapi_1.cc），以便在 rpcsrvcodebase 中包含 rapidjson 功能。
<code>#include "rapidjson/document.h"#include "rapidjson/writer.h"#include "rapidjson/stringbuffer.h"#include <iostream>using namespace rapidjson;/<iostream>/<code>
在这个阶段，我们可以继续在 C++ 代码中使用 rapidjson 功能。 下面是一个示例，演示如何修改修改原始 echo 函数（链接：https://github.com/jgarzik/rpcsrv/blob/master/src/myapi_1.cc#l38）
<code>//// RPC "echo"//static UniValue myapi_1_echo(const UniValue & jreq, const UniValue & params) { // Receive and parse incoming parameters string s = params.write(); const char * theJson = s.c_str(); Document d; d.Parse(theJson); // Assign parameters to C++ variables and print to console Value & theService = d["Service Name"]; Value & theType = d["Type"]; Value & theFunctionName = d["Execution"]["FunctionName"]; Value & theArgument = d["Execution"]["Argument"]; cout << endl; cout << "Received a new request to execute a service on Wasm Virtual Machine..." << endl; cout << s.c_str() << endl; cout << endl; cout << "Service Name is: " << theService.GetString() << endl; cout << "Service Type is: " << theType.GetString() << endl; cout << "Wasm function is: " << theFunctionName.GetString() << endl; cout << "Wasm function argument: " << theArgument.GetString() << endl; // Construct and execute the call to Wasm Virtual Machine string commandString = "wavm run --abi=wasi --function="; commandString += theFunctionName.GetString(); commandString += " "; commandString += "~/add_numbers_via_wavm/target/wasm32 wasi / release / adding_lib.wasm "; commandString += " "; commandString += theArgument.GetString(); cout << "\\n"; cout << "Executing command ... " << endl; string theWasmResults = execute_function_and_return_output(commandString); // Print the result to console cout << "Results are as follows ...: " << endl; cout << theWasmResults << endl; UniValue result(theWasmResults); cout << "Finished." << endl; // Return the results back to the caller of the RPC return jrpcOk(jreq, result);}/<code>
4. 安装Wasm 虚拟机(WAVM)
WAVM 使用 LLVM 将 WebAssembly 代码编译成机器代码，其性能接近原生性能。
下面是安装 WAVM的说明
<code>sudo apt-get install gccsudo apt-get install clang wget https://github.com/WAVM/WAVM/releases/download/nightly%2F2019-11-04/wavm-0.0.0-prerelease-linux.debsudo apt install ./wavm-0.0.0-prerelease-linux.deb/<code>
5. 通过 HTTP Post (即 Curl、 Python 等)远程执行自定义 WebAssembly (Wasm) 代码
执行可以由任何能够生成 HTTP POST 的机制执行。 例如，从 Postman 这样的 GUI 到 Linux curl 命令，当然还有像 Python 和 Javal 这样的解释和编译代码库。
下面是在 linux 命令行中使用 Curl 的调用代码示例
Curl - 传入一段有效的JSON代码
<code>tpmccallum$ curl --header "Content-Type: application/json" --request POST --data '{"jsonrpc":"2.0","method":"echo","params":{"Service Name": "Double the digits","Type": "Execution","Execution": {"FunctionName": "double","Argument": "10"}}, "id":1}' [http://123.456.78.9:8080/rpc/1](http://localhost:8080/rpc/1)/<code>
当查看这个调用代码时，请记住 Rust 程序( Wasm 最早缘起于 Rust) 有两个函数: “ double”和“ triple”。 增加的 RPC 层意味着这些原始函数现在被定义为两个单独的服务。
正如上面所看到的，我们不仅要指定想调用的服务，还要指定所需的单个参数。 当这个 POST 在 web 上执行时，RPC 服务器直接调用 WAVM，然后返回一个 JSON 结果对象给调用代码。
返回有效的 JSON
<code>{ "jsonrpc": "2.0", "result": { "Result": 20 }, "id": 1}/<code>
返回对象是完全可配置的，这只是一个返回计算结果的简单示例。
RPC 服务器输出
RPC 服务器输出是可选的，这里只是为了演示而创建的。 这里演示了 RPC 服务器可以来回传递 JSON。其他格式也有机会内置到 RPC 层(位于 Rust 和 Wasm 代码之上)。
<code>Received a new request to execute a service on Wasm Virtual Machine... {"Service Name":"Double the digits","Type":"Execution","Execution":{"FunctionName":"double","Argument":"10"}}Service Name is: Double the digitsService Type is: ExecutionWasm function is: doubleWasm function argument: 10Executing command ...Results are as follows ...:{"Result":20}Finished./<code>
Python - 传入一段有效的JSON代码
系统设置
<code>sudo apt-get install python-pippip install json-rpcpip install requests/<code>
我们将 Python 传入一段有效的JSON代码，描述我们需要哪种服务。 在这个例子中，我们希望将数字10翻一倍，即调用“ FunctionName” : “ double”和“ Argument” : “10”。
<code>>>>import requests>>>import json>>>url = "http://123.456.78.9:8080/rpc/1">>>payload = { "jsonrpc":"2.0","method":"echo","params":{"Service Name":"Double the digits","Type": "Execution","Execution": {"FunctionName": "double","Argument": "10"}}, "id":1}>>>response = requests.post(url, json=payload).json()/<code>
现在我们可以看到，响应返回执行 Wasm 的结果，即“ Result” : 20。
<code>>>> print response{u'jsonrpc': u'2.0', u'result': u'{"Result":20}, u'id': 1}/<code>
我们调用另一个服务(即“ FunctionName” : “ triple” ，“ Argument” : “10”)再次尝试这个方法
<code>>>>url = "http://123.456.78.9:8080/rpc/1">>>payload = { "jsonrpc":"2.0","method":"echo","params":{"Service Name":"Triple the digits","Type": "Execution","Execution": {"FunctionName": "triple","Argument": "10"}}, "id":1}>>>response = requests.post(url, json=payload).json()/<code>
同样，我们可以看到这个响应是所选服务的正确结果。
<code>>>> print response{u'jsonrpc': u'2.0', u'result': u'{"Result":30}', u'id': 1}/<code>
本文通过 RPC 演示了如何使用 Wasm 。我是一名热情的开源区块链软件研究人员，也是 SecondState 公司(在达拉斯、奥斯汀、北京和台北设有办公室)的核心开发。 如果你想了解更多关于 Wasm 和其他可以提升业务的技术，请关注我们哟。