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100日後にRustをちょっと知ってる人になる: [Day 51]Wasm Workers Server の動作

2022/10/20に公開約3,700字

Day 51 のテーマ

Day 50 では、OSS プロジェクトとして公開されたばかりの Wasm Worker Server について基本的なところを見て、さらにリクエストを受け付けて簡単な平文メッセージをレスポンスするだけのワーカーアプリケーションを作って動かしてみました。

チュートリアルの中でも動かし方を中心に追いかけるように環境を準備し、ワーカーを作成して動作を確認したのみだったので、もう少しどのように動くかを見てみようと思います。

Wasm Workers Server に関する復習

Wasm Worker Server は、WebAessembly を用いてアプリケーションを動作させるための HTTP サーバーでした。
この動作させるアプリケーションのことは、ワーカー (Worker) と呼ばれ、一般的には Edge などで動作させたりするような軽量なアプリケーション仕様です。

このアプリケーションは、ハンドラ と呼ばれるモジュールを作成し、単一あるいは複数のハンドラを組み合わせて構成します。これらのハンドラは、それぞれアプリケーション内部で特定の HTTP パスに対してレスポンスする役割をもっています。

言語サポート:

言語 Wasmモジュール インタプリタ
Rust 🙆🏻‍♀️ 🙅‍♂️
JavaScript 🙅‍♂️ 🙆🏻‍♀️
拡張予定... 拡張予定... 拡張予定...

というわけで、昨日は Rust でのハンドラモジュールを作成してみました。

Wasm Workers Server の動作

ハンドラは次のように動作します:

  • 👉 リクエストの受付けとレスポンスの返却
  • 👉 WASI Standard Input / Output を介したデータの送受信

STDINSTDOUT を使用したデータ送受信を行うインターフェースにすることにより、この Wasm Workers Server 以外の WASI ランタイム環境でも動作する互換性のあるハンドラを作成することができます。

サーバーは次のように動作します:

  • 1️⃣ 指定したフォルダにある .wasm モジュールの識別
  • 2️⃣ 各モジュールへの HTTP ルートの関連付け
  • 3️⃣ (必要に応じて) Key / Value インメモリストア の作成
  • 4️⃣ Wasmtime ランタイムの初期化
  • 5️⃣ モジュールのコンパイルと初期化
  • 6️⃣ リクエスト処理の開始のための HTTP サーバーの待機

サンプルワーカーの復習

昨日作成したサンプルのワーカーは受け付けたリクエストに対してレスポンスを返すのみの非常にシンプルなものでした。

#[handler]
fn reply(req: Request<String>) -> Result<Response<String>> {
    Ok(http::Response::builder()
    .status(200)
    .header("x-generated-by", "wasm-workers-server")
    .body(String::from("Hello Wasm!").into())?)
}

とはいえ、中身を少しみてみようと思います。

fn reply() 関数に対して handler マクロを設定しています。

この handler マクロは次のように定義されているものです:

#[proc_macro_attribute]
pub fn handler(attr: TokenStream, item: TokenStream) -> TokenStream {
    expand::expand_macro(attr, item)
}

手続き型マクロを定義する関数になっていることが当然ですが分かります。TokenStream を入力として受け取って、TokenStream を出力として生成しています。TokenStream 型は Rust に内蔵されている proc_macro クレートで定義されていて、トークンの列を表すのものでした。

そして、expand_macro() は次のようになっています。

    let main_fn = quote! {
        use wasm_workers_rs::io::{Input, Output};
        use std::io::stdin;

        fn main() {
            let input = Input::new(stdin());
            let error = Output::new(
                "There was an error running the handler",
                500,
                None,
                None
            ).to_json().unwrap();

            if let Ok(input) = input {
                let mut cache = input.cache_data();

                if let Ok(response) = #func_call {
                    match Output::from_response(response, cache).to_json() {
                        Ok(res) => println!("{}", res),
                        Err(_) => println!("{}", error)
                    }
                } else {
                    println!("{}", error)
                }
            } else {
                println!("{}", error)
            }
        }

        #handler_fn
    };

まさに、ハンドラの動作の仕方のところで説明したように、データの送受信が STDINSTDOUT が仕様されていることが分かります。

そしてレスポンスを構成している箇所は、http::response::Builder による定石通りです。

  • レスポンスに対する HTTP ステータス
  • ヘッダー
  • レスポンスメッセージの本体となるボディ

それ以外のことも Builder が提供するメソッドを通じて実装することも可能です。

Day 51 のまとめ

Day 50 でもハンドラの実装と実行を行いましたが、ハンドラモジュール自体にはサーバーエンジンを含まず関数だけでした。まさに WebAssembly によるサーバーレスアプリケーション、Function as a Service 的な動作の充実を期待したくなるものでした。

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