Mozilla развивает WASI для использования WebAssembly вне браузера28.03.2019 13:18

Разработчики Mozilla представили проект WASI (WebAssembly System Interface), в рамках которого ведётся работа по определению программных интерфейсов, которые можно использовать для организации взаимодействия с операционной системой приложений, поставляемых в формате WebAssembly. Целью проекта является предоставление API, расширяющего область использования WebAssembly и позволяющего создавать на базе данной технологии обычные программы, выполняемые вне браузера, переносимые на любые платформы и демонстрирующие высокий уровень безопасности.

WASI даёт возможность из окружения для выполнения WebAssembly получить доступ к предоставляемым операционной системой функциям, таким как файлы, файловая система, сетевые сокеты, таймеры и генераторы случайных чисел. API WASI изначально развивается как не привязанный к бразуерам и независящий от JavaScript и WebAPI, но при этом предоставляющий должный уровень изоляции от основной системы (приложения запускаются в sandbox) и позволяющий явно определять предоставляемые приложению полномочия в стиле CloudABI и Capsicum.

В WASI применяется модель безопасности на основе управления возможностями, в рамках которой программа может выполнять только заведомо разрешённые действия. По аналогии с тем, как WebAssembly ограничивает доступ на уровне импорта функций, в WASI осуществляется контроль доступа к системным возможностям. Файлы, каталоги, сокеты и другие ресурсы ассоциируются со специальным типом файловых дескрипторов (capability), а для выполнения действия с каждым из ресурсов приложению должны быть даны полномочия. Полномочия обрабатываются иерархически, т.е. предоставив доступ к каталогу, автоматически открывается и доступ ко всем файлам в нём.

Так как WebAssembly является платформонезависимым вариантом языка Ассемблер, благодаря применению JIT можно добиться уровня производительности близкого к нативному коду, сохранив при этом возможность выполнения на различных аппаратных платформах и операционных системах. В настоящее время проектом предоставляется модуль wasi-core с реализацией базовых POSIX API (файлы, сокеты и т.п.), в котором пока отсутствует поддержка блокировок и аснхронного ввода/вывода. В дальнейшем планируется создание модулей с реализацией API для выполнения криптографических операций, работы с 3D-графикой, взаимодействия с датчиками, операциями с процессами (пока не поддерживается вызов fork) и обработки мультимедийных данных.

В настоящее время уже доступны для тестирования прототипы следующих компонентов:

wasmtime — runtime для выполнения WebAssembly-приложений с расширениями WASI как обычных обособленных приложений. Поддерживается как запуск байткода WebAssembly при помощи специальной утилиты командной строки, так и компоновка готовых исполняемых файлов (wasmtime встраивается в приложение как библиотека). Для достижения должного уровня производительности применяется JIT-компилятор на базе генератора кода cranelift;
Lucet — другой вариант runtime от проекта Fastly (код планируется опубликовать сегодня или завтра);
WASI SDK — инструментарий для компиляции приложений C/C++ в формат WebAssembly, использующий Clang 8.0;
Сборочная цель с поддержкой WASI для языка Rust, позволяющая компилировать код Rust в WebAssembly. В начале апреля поддержку WASI планируется интегрировать в основную кодовую базу и начать тестирование в ночных сборках;
wasi-sysroot — реализация стандартной библиотеки libc для WASI, основанная на коде musl, а также прослойка для трансляции предоставляемых библиотекой функций в системные вызовы различных операционных систем для предоставления возможности выполнения одного WASI-приложения в разных ОС.

Проектом также развивается JavaScript-библиотека polyfill с реализацией WASI для выполнения приложений внутри браузера (демонстрация), позволяющая применить к выполняемому в браузере коду модель разграничения доступа на основе «capabilities». Из планов упоминается создание на базе WASI системы модулей для интеграции в приложения изолированных плагинов с дополнительной функциональностью, поставляемой в формате WebAssembly.

Напомним, WebAssembly во многом напоминает Asm.js, но отличается тем, что является бинарным форматом, не завязанным на JavaScript и позволяющим выполнять в браузере низкоуровневый промежуточный код, скомпилированный из различных языков программирования. Среди основных задач WebAssembly выделяется обеспечение переносимости, предсказуемость поведения и идентичности выполнения кода на разных платформах. По сравнению с JavaScript использование WebAssembly также позволяет существенно сократить размер приложений, благодаря компактному промежуточному коду, и увеличить скорость декодирования. В WebAssembly не требуется применение сборщика мусора, так как применяется явное управление памятью.