WebAssembly: Mening, fördelar, användningsfall och mer

WebAssembly eller Wasm är ett binärt kodformat för att skapa program som kan köras på vilken datorarkitektur som helst.

Systemet består av en virtuell maskin och en kompilator som översätter datorkod från programmeringsspråk, som C eller C++, till de mänskligt läsbara .wat- och de binära .wasm-formaten.

WebAssemblys ursprungliga mål var att göra det möjligt för programmerare att utveckla högpresterande applikationer för webbsidor genom att möjliggöra nästan naturliga körhastigheter i en webbläsare. Men tekniken verkar nu utvecklas bortom webbläsare och in i molnet.

Den här guiden visar dig allt du behöver veta om denna utvecklande teknik, dess styrkor och svagheter, såväl som dess framtida potential.

Vad är WebAssembly?

WebAssembly är ett binärt kodformat som körs på en virtuell maskin och som olika språk kan kompilera till. Den är designad för att vara portabel och kan köras på en webbläsare eller som en serverapplikation.

WebAssembly släpptes först 2017 och är en W3C-rekommendation sedan 2019 och underhålls av många bidragsgivare, inklusive Mozilla, Google, Microsoft, Red Hat och många fler.

Det ursprungliga målet var att utveckla nästan inhemska körhastigheter som du skulle hitta med C/C++-applikationer i webbläsaren. Det är också tänkt att vara en säker, öppen standard, felsökningsbar och versionslös webbstandard som är bakåtkompatibel och JavaScript-kompatibel.

Hur fungerar WebAssembly?

WebAssembly är utformad som en runtime-motor, som Java eller JavaScript, som kan bäddas in i en webbläsare eller servermiljö för att köra datorkod kompilerad i .wasm-binär- eller .wat-textformaten.

För att skriva kod för WebAssembly-körning, skriver utvecklaren programmet på något av de många språk som stöds. Sedan kompilera den med en WebAssembly-kompilator, antingen AOT (Ahead of Time) eller JIT (just in time).

Den här koden kan göra det mesta i exekveringsmiljön, men den kan inte komma åt eller ändra en webbläsares DOM-objekt. All sådan interaktion måste passera genom JavaScript.

Hur man skapar ett exempel på WebAssembly-applikation

Att skapa en enkel Wasm-applikation för webbläsaren är möjligt med bara några få steg som du kan se nedan:

1. Ladda ned och installera Emscripten SDK.
2. Skriv ditt prov helloworld.c kod eller gör det i C++/Rust om du föredrar det.
3. Körning emcc helloworld.c -s WASM=1 -s helloworld.html i en terminal för att kompilera koden till WebAssembly med Emscripten. Det kommer att skapa Wasm binära, HTML och JavaScript-filer som du behöver (limkod).
4. Servera sidan helloworld.html via din webbläsare.

Fördelarna med WebAssembly

Det finns många skäl att använda WebAssembly och dess relaterade teknologier, de inkluderar:

• Nästan infödda prestanda – WebAssembly har en design på så låg nivå att den erbjuder prestanda som liknar lågnivåspråk som C och C++.
• Säkerhet – Systemet är designat för att vara säkert genom att isolera det i en virtuell miljö med begränsad systemåtkomst.
• Öppen standard – Många organisationer och individer bidrar till WebAssembly och det är en officiell W3C-rekommendation.
• Litet fotavtryck – WebAssembly kompileras till binär kod för att köras i en virtuell maskin. Den här koden är portabel och behöver inte eller levereras med systemfiler.
• Flerspråkigt stöd – Över 50 språk kan kompileras i WebAssembly.
• Plattformsoberoende – Den virtuella WebAssembly-maskinen är designad för varje arkitektur för att presentera samma runtime-miljö. Allt en utvecklare behöver göra är att skriva kod för WebAssembly.

WebAssemblys begränsningar

• Pågående arbete – Standarden är fortfarande under utveckling och därför återstår många funktioner och förbättringar.
• Ingen sophämtning – WebAssembly saknar fortfarande sophämtning, även om det snart kan implementeras.
• Ingen DOM-åtkomst – Du kan inte komma åt en webbläsares DOM direkt från WebAssembly, du måste gå igenom JavaScript.

WebAssembly vs Java

Java är typ den tidigaste implementeringen av WebAssembly. Det designades som ett språk som kan skrivas en gång, köras var som helst, men utvecklade många problem längs vägen.

Precis som med Java använder WebAssembly en RE (Runtime Environment) för att exekvera sin kod, men till skillnad från Java kan du skriva WebAssembly på ditt valfria språk.

WebAssembly vs JavaScript

WebAssembly körs i webbläsaren eller annan värdmiljö, precis som JavaScript. Däremot JavaScript levereras till exekveringsmiljön i textformat och kompileras precis i tid, har WebAssembly både text- och binära format.

Inuti webbläsare har JavaScript tillgång till DOM, medan WebAssembly inte har det. Men när det kommer till exekveringshastighet, slår WebAssembly JavaScript, med sina nästan ursprungliga kodexekveringshastigheter.

Hastigheten är där WebAssembly lyser och anledningen till att den är idealisk för så många användningsområden. Du kan ladda WebAssembly i en webbläsare med JavaScript och de två koderna kan köras tillsammans och dela resurser.

WebAssembly vs Docker vs Kubernetes

Docker och Kubernetes är två av de populära teknikerna som driver cloud computing. Docker är en containerteknologi som gör det möjligt för utvecklare att paketera en applikation med alla dess systemberoenden i ett enda paket. Detta gör det enkelt att distribuera applikationen i valfri molnmiljö på en sekund eller mindre.

Kubernetes, å andra sidan, är ett system med öppen källkod för att hantera och distribuera containeriserade applikationer som Docker, CRI-O, containerd och alla Kubernetes CRI (Container Runtime Interface) implementeringar. Kubernetes gör det också enkelt att skala molninstallationer över flera servrar eller virtuella maskiner.

Ur denna synvinkel är WebAssembly mer lik Docker och kan köras som en containeriserad molnapplikation med Kubernetes. Det erbjuder också många fördelar jämfört med Docker, men kommer förmodligen inte att ersätta det.

Bortom webbläsaren

I början fanns det webbservrar. Du var tvungen att dedikera en full maskin som server. Sedan fanns det virtuella maskiner, eller virtuella datorer, som gjorde att en server kunde köras på bara en eller flera CPU-trådar. Ändå var du tvungen att ha en dedikerad VM.

Cloud computing gjorde det möjligt att starta och köra servrar endast när det behövdes genom att behålla applikationerna. Detta ledde till minskade kostnader, eftersom du bara behövde betala för det du använder – inga fler dedikerade maskiner. Men det finns fortfarande några problem.

För det första kan docker-filer vara flera gigabyte stora, och detta innebär en liten fördröjning i start och andra hanteringsproblem. En liknande Wasm-fil kan dock bara vara några få MB stor eftersom den är en förkompilerad binär fil. Detta ger den en mycket snabbare starttid än Docker, perfekt för vissa tidskritiska applikationer.

För det andra innebär WebAssemblys design att utvecklaren inte behöver hantera och tilldela systemresurser, han kan helt enkelt komma till punkten med sitt val av programmeringsspråk.

Dessa funktioner gör WebAssembly idealisk för att köra molnmikrotjänster, även om Docker-applikationer fortfarande är att föredra för applikationer som kräver mer kontroll över operativmiljön och filsystemet.

För mer information, projekt som WasmCloud och WasmEdge utvecklar WebAssembly till en livskraftig datorplattform.

Wasm Användningsfall

Det finns många användningsfall för WebAssembly, med tanke på dess säregna natur. De kan delas in i tre huvudgrupper; i webbläsaren, utanför webbläsaren och hybridinställningar.

Typen i webbläsaren är självförklarande och utanför webbläsaren hänvisar mest till server-, IoT- och molninstallationer, medan hybriden hänvisar till en blandning av de två.

Följande är en titt på användningsfall där Wasm kan utmärka sig:

• Redan existerande högpresterande kod – Gammal men fantastisk kod som du bara kan portera till WebAssembly.
• Ny högpresterande kod – De du ska designa och implementera från grunden.
• Portera skrivbordsapplikationer till webben – Detta kan öppna upp en ny sort av webbaserade skrivbordslösningar, som t.ex webbaserad videoredigering.
• Cloud computing – Kör tillsammans med Docker och Kubernetes för nya möjligheter.

Nedan följer en titt på specifika applikationer och scenarier där Wasm kan utmärka sig:

• Video- och bildredigering
• Spel design
• AI-applikationer
• Virtual & augmented reality-applikationer
• Musikapplikationer
• P2P-applikationer
• Applikationer på serversidan
• Moln/klusterberäkningar
• Datorstödd design
• OS-plattformssimulering
• kryptering
• Lokal webbserver
• Fjärrskrivbordsapplikationer
• Vetenskapliga visualiseringar
• Hybridbaserade appar på smartphones
• På IoT-enheter

Lista över språk och ramar som stöds

Över 50 språk kompileras till WebAssembly, och här är några av de mest populära:

• C
• C + +
• R
• Rubin
• Snabb
• Go
• Kotlin
• Rust
• PHP
• blazer – Ett ramverk för .NET-utvecklare.
• JwebAssembly – Kompilator för Java bytecode och relaterade språk som JRuby, Jython, Groovy, Scala och Kotlin.
• Idegran – Ett Rust-ramverk för att skapa flertrådiga webbappar med WebAssembly.
• AssemblyScript – Ett språk speciellt utformat för att skapa WebAssembly-kod.
• Grain – Ett starkt maskinskrivet funktionsspråk.
• Motoko

Du kan hitta fler språk här..

Lista över WebAssembly-körtider och verktyg

• Alla större webbläsare har Wasm-stöd
• Pyodid – Python-körtid på webbläsaren med Pythons vetenskapliga stack, inklusive Pandas, NumPy, SciPy.
• wamr
• vikt – För mikrotjänster och webbappar
• Var jag – Modulärt systemgränssnitt
• WasmTime – Snabb och säker WebAssembly-körtid.
• Wasmer
• Lucet
• wasmCloud – Molnmiljö
• Krustlet – Kubernetes kublete för att köra Wasm, skriven i Rust.
• WasmEdge – Moln och edge runtime-miljö

Slutsats

Vi har kommit till slutet av vår resa till WebAssembly och vad det innebär för datoranvändning. Och som du kan se har det mycket lovande.

Det är fortfarande ett pågående arbete men i ständig utveckling. Och om du är intresserad kan du hitta mer information här., här.och här..