Mengembangkan VM WebAssembly yang Ditulis dalam C

Apa itu WebAssembly?

• WebAssembly adalah himpunan instruksi terstandarisasi dan format bytecode yang dirancang untuk menjalankan kode sisi klien yang tidak tepercaya di browser web dengan kecepatan yang mendekati native.
• WebAssembly berkembang dari compiler Emscripten C/C++ ke JavaScript, yang pada awalnya mengubah LLVM IR menjadi JavaScript sehingga kode C dan C++ dapat dijalankan di web.
• Seiring waktu, para pengembang browser bekerja sama dengan proyek Emscripten untuk membuat subset sederhana dari JavaScript demi optimasi performa, dan ini distandardisasi sebagai asm.js.
• Setelah itu, untuk menghindari overhead JavaScript, dirancang format bytecode yang berdiri sendiri, dan inilah Wasm.
• Belakangan ini WebAssembly juga semakin populer di luar browser, dan Fastly serta Shopify membangun produk Edge Compute dan Functions berbasis engine WebAssembly.
• WebAssembly adalah platform yang menarik untuk membangun ekosistem plugin karena dapat ditargetkan dari berbagai bahasa sumber.

Mengapa interpreter WebAssembly?

• Seperti banyak software engineer lainnya, saya terjebak dalam pola memulai side project baru lalu kehilangan minat beberapa minggu kemudian.
• Saya membutuhkan proyek besar yang memungkinkan saya terus berinvestasi usaha dalam jangka waktu panjang, sekaligus memberi paparan ke level yang lebih rendah dari stack komputasi.
• Saya mulai tertarik pada hype WebAssembly, dan ini tampak menarik sebagai alat platform engineering yang memungkinkan perancangan system call kustom.

Semblance

• Untuk membiasakan diri dengan WebAssembly Core Specification, saya memutuskan untuk menulis interpreter WebAssembly.
• Karena tujuan proyek ini adalah pembelajaran, saya tidak berencana mengimplementasikan semua opcode atau meloloskan core test suite.
• Jika bisa menjalankan "Hello, World!", saya sudah akan puas.

Hasil

• Proyek ini dianggap sangat sukses. Cakupan opcode belum lengkap, tetapi sudah dapat menjalankan program "Hello, World!" sederhana.
• Kodenya berantakan, lambat, memiliki memory leak, dan mungkin rentan terhadap modul berbahaya, tetapi tetap berfungsi.
• Saya belajar banyak tentang spesifikasi inti WebAssembly dan bisa keluar dari zona nyaman saya sebagai engineer.
• Kini saya merasa telah memperoleh pengetahuan WebAssembly yang cukup untuk dapat berkontribusi pada runtime kelas industri seperti Wasmtime.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Saya pernah menulis interpreter Wasm dalam Scheme, jadi senang melihat orang lain menulisnya sendiri. Wasm ternyata tidak sesulit yang dibayangkan, dan saya menyarankan untuk mencobanya secukupnya agar tetap menyenangkan tanpa harus mengimplementasikan semua instruksi

  • Tip untuk penulis: spec-test memang berisi text wasm dengan bentuk yang rumit, tetapi jika menggunakan konverter wast2json, Anda bisa mendapatkan deskripsi JSON yang lebih sederhana serta file wasm biner biasa

• Pertanyaan dari pemula:

  • Saya penasaran bagaimana cara melakukan debugging jika tidak menulis interpreter sendiri
  • Saya penasaran seberapa efektif fuzzing opcode dalam bentuk string
  • Saya penasaran seberapa besar perbedaan nyata antara engine WASM sisi server dan engine berbasis browser, serta berapa banyak pekerjaan yang dibutuhkan untuk mengubah yang satu menjadi yang lain

• Menemukan artikel menarik tentang interpretasi WASM secara langsung

  • Berdasarkan itu, saya membuat https://github.com/peterseymour/winter dan belajar bahwa WASM ternyata tidak sesederhana yang saya kira

• Pendekatan yang menarik, dan pekerjaan yang sangat bagus

  • Inti utamanya sebagian besar ada di file ini: https://github.com/irrio/semblance/blob/main/src/wrun.c

• Saya pikir akan menjadi ide yang bagus untuk mengadopsi Wasm-C-API sebagai antarmuka standar

  • Ini adalah API yang diadopsi oleh sebagian besar runtime Wasm (Wasmmer, V8, wasmi, dll.), ditulis dalam C, sehingga pengembang yang sudah akrab dengan API tersebut bisa mencobanya dengan mudah
  • Jika penulis sudah akrab dengan Wasm, kontribusi patch atau perbaikan ke Wasmer juga akan disambut baik

• Hal yang mungkin kontroversial:

  • Saya penasaran apakah ada minat untuk menambahkan instruksi tail call awal
  • Para pengelola spesifikasi WASM menolaknya dengan alasan ini "tingkat tinggi", tetapi komite C juga menolak usulan Dennis Ritchie. Rob Pike tampaknya juga mendukung arah Ritchie. Jika tidak, mengapa dia membuat Golang? Tail call hanya dianggap tingkat tinggi ketika pemanggilan itu sendiri dianggap tingkat tinggi

• Saya menyarankan untuk melihat Orca. Ini bisa menjadi peluang yang baik untuk berkontribusi: https://orca-app.dev

• Sangat keren melihat proses membangun interpreter dari nol sambil mendalami WebAssembly

• Tulisan yang sangat bagus, dan memotivasi saya untuk kembali mengerjakan implementasi WASM

• Pekerjaan yang benar-benar keren