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Wasm, WASI, Component Model をながめる

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Topics

  • WebAssembly (Core) Specification 2.0
    • Wasmのコア仕様はかなり低水準なインタフェースしか提供しない。各々のツールチェインがその言語側やJS側に独自のバインディング用コードを沢山生成することで機能する。それぞれの言語やツールが生成したwasmに相互運用性はない。
  • WebAssembly Component Model
    • 標準の高水準インタフェースを定めて、Wasmの相互運用性を実現しようとするもの。
    • WASIのためだけのものではないが、WASI 0.2の基盤でもある。
    • WIT - WebAssembly Interface Type
  • WASI 0.1 (Preview 1) → 0.2 (Preview 2)
    • Web Assemblyのための標準APIを定めようとするもの。WASI 0.2 はComponent Modelに基づいて実現される。Webからプラグインからクラウドから組込みまで共通のAPIに落し込めたらうれしい。
  • その他
    • Rust用 toolchains
    • WasmGC (あまり関係ない)
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Wasm全般

https://webassembly.github.io/spec/core/

そもそもWasmの基礎がわかってない

ツール

テキスト形式の構造

Core specではルート要素はモジュール。

モジュール: https://webassembly.github.io/spec/core/syntax/modules.html

  • type - 関数の型を定義する
  • func - 関数
  • table - reftype (funcref, externref) のテーブル。関数の間接呼び出しに使われる。
  • memory - メモリ
  • global - グローバル変数 (const or mut)
  • start - モジュール初期化後に実行される関数を指定できる
  • elem - テーブルの初期値を設定する
  • data - データセグメント。メモリの指定範囲に初期値を設定する
  • export - エクスポート func, table, mem, global
  • import - インポート func, table, mem, global

Wasm Components の場合は component がルート要素になる。まったく構造が違う。

Wasm - Feature Extensions

Wasm 2.0 の変更点（現時点での）： https://webassembly.github.io/spec/core/appendix/changes.html

Wasmの拡張機能のサポート状況：

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WebAssembly Component Model (Wasm Components)

Wasm 同士を組み合わせて使うことは難しかった。Wasm自体は非常に低水準なインタフェースしか持っておらず、高水準なインタフェースは標準化されていなかった。Wasmに相互運用性などなかった。

Wasmのうえに高水準な標準インターフェースを定めようとするのが Wasm Component Model。

既存のWasmの枠組みのうえで、インタフェースを定める → WIT - The Wasm Interface Type

WASI 0.2もこの Component Model に基いて作られる。

WIT (IDL)

WIT = WebAssembly Interface Type

WebAssembly Component Model におけるインタフェース定義言語

https://zenn.dev/chikoski/articles/webassembly-interface-type-101

WITをもとに各言語のBindingsを生成する。

Component Model の開発

ツール：

各言語；

Registory

DockerHubやnpm のようなものを作るためのコンポーネントレジストリの仕様 warg が開発されている。

関連記事

https://zenn.dev/mizchi/articles/wasm-component-model-futures

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WASI

WASI Subgroup in the W3C WebAssembly Community Group の管轄

WASI 0.1 (Preview 1) はWASIの初期開発段階。すでに広く使われていて、対応しているランタイムも多い。

WASI 0.2 (Preview 2) からは、WASIは WebAssembly Component Model に従う。つまり Rustで作ったコンポーネントとGoで作ったコンポーネントを対話させたり、くっつけたりできる。WASIの未来をめざすステージ。

wasi.dev

https://wasi.dev/

wasi.dev が語る夢：

  • 「言語間をつなぐためにHTTPベースのマイクロサービスのような不確かなインタフェースは要らなくなるし」
  • 「プラグイン機構のあるアプリケーションはみんなWASI使えばいいと信じてる」
  • 「複数の言語にSDKを提供するプロジェクトにも理想的には適する (?)」

誰のためのもの？

  • web app
  • plugins
  • serverless functions
  • user-defined functions in database
  • embedded controller
  • sidecar networking filters
  • etc.

WASI対応ランタイム：

Wasmtime, WAMR, WasmEdge, wazero, Wasmer, wasmi, wasm3

  • WAMR -> IoT, Embedded, Edge, etc.
  • Wasmtime -> server-side, non-web embeddings, etc.

WASI 0.2

WASI 0.2 向けに設計されたAPIは、Component Model の WIT (WebAssembly Interface Type) というインタフェース定義言語 (IDL) (.wit ファイル) で定められている。

Preview 2には以下が用意されている。

  • I/O 0.2
  • Clocks 0.2
  • Random 0.2
  • Filesystem 0.2
  • Sockets 0.2
  • CLI 0.2
  • HTTP 0.2

WITから各言語のBindingsを生成すれば、これらのAPIを呼び出せる。WITについてはComponent Modelのドキュメントを参照。

API Proposals

提案されているAPIは、 WASI GitHub repository にある。

WASI 0.1 はどうだった

WITXというIDLを使っていた。より低級で、WebAssembly Text Format の派生型だった。WASIリポジトリのlegacyに残っている。

RustにおけるWASI

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Runtime