Skip to content
Главная " Kompiuteriai / kompiuterių remontas " WebAssembly: ateities interneto technologija

WebAssembly: ateities interneto technologija

WebAssembly: revoliucija interneto spartos srityje

Prieš gerus penkerius metus interneto pasaulis pradėjo kalbėti apie technologiją, kuri žadėjo iš esmės pakeisti tai, kaip veikia programos internete. Tuo metu daugelis programuotojų skeptiškai žiūrėjo į naują standartą, kuris atrodė kaip dar vienas bandymas išspręsti jau ir taip komplikuotą interneto ekosistemą. Tačiau šiandien WebAssembly (trumpiau – Wasm) tapo viena iš labiausiai žadančių technologijų, kurią palaiko visi pagrindiniai naršyklių gamintojai ir kuri jau dabar keičia tai, ką galime daryti internete.

WebAssembly – tai binariniu formatu paremta žemo lygio virtuali mašina, leidžianti vykdyti kompiliuotas programas naršyklėse beveik tokiu pačiu greičiu kaip vietines aplikacijas. Kitaip tariant, tai technologija, kuri leidžia internete paleisti programas, parašytas C, C++, Rust ir kitomis kalbomis, užtikrinant našumą, artimą įprastoms darbalaukio programoms.

Kaip WebAssembly pakeitė žaidimą

Tradiciškai interneto aplikacijos buvo kuriamos naudojant JavaScript – kalbą, kuri buvo sukurta per 10 dienų ir niekada nebuvo planuota tokiam milžiniškam pritaikymui, kokį matome šiandien. JavaScript, nors ir nuolat tobulinama, turi fundamentalių apribojimų, ypač kai kalbame apie sudėtingus skaičiavimus.

WebAssembly atsirado kaip atsakas į šią problemą. Štai keli esminiai privalumai, kuriuos ši technologija atneša:

  • Sparta – Wasm kodas vykdomas žymiai greičiau nei JavaScript, ypač sudėtingoms matematinėms operacijoms
  • Efektyvumas – mažesnis atminties naudojimas ir greitesnis užkrovimas
  • Безопасность – Wasm veikia saugioje „smėlio dėžėje”, neturėdamas tiesioginės prieigos prie sistemos resursų
  • Universalumas – galimybė naudoti įvairias programavimo kalbas

Praktinis pavyzdys: kompanija „Figma”, kuri kuria vektorinės grafikos redagavimo įrankius, įdiegusi WebAssembly savo produktuose, pasiekė 3 kartus didesnį spartą lyginant su ankstesne JavaScript implementacija. Tai leido jiems sukurti itin sudėtingą grafinį redaktorių, veikiantį tiesiog naršyklėje.

Kaip veikia WebAssembly

Norint suprasti WebAssembly magiją, reikia pažvelgti į tai, kaip ši technologija veikia po gaubtu. Wasm nėra skirtas rašyti rankomis – tai yra kompiliavimo taikinys. Programuotojai rašo kodą aukšto lygio kalbomis (C++, Rust, Go ir t.t.), o specialūs kompiliatoriai jį paverčia į WebAssembly modulius.

Štai supaprastintas WebAssembly veikimo procesas:

  1. Programuotojas parašo kodą pasirinktoje kalboje (pvz., C++)
  2. Kodas kompiliuojamas į .wasm failą naudojant įrankius kaip Emscripten
  3. Naršyklė atsisiunčia .wasm failą
  4. Wasm modulis instantifikuojamas ir vykdomas JavaScript pagalba
  5. JavaScript ir WebAssembly komunikuoja per apibrėžtą sąsają

Vienas įdomesnių WebAssembly aspektų yra tai, kad jis nėra skirtas pakeisti JavaScript, o veikiau papildyti jį. Tipinėje aplikacijoje WebAssembly naudojamas intensyviems skaičiavimams, o JavaScript – DOM manipuliacijai ir vartotojo sąsajai.

Štai paprastas kodo pavyzdys, kaip galima įkelti ir naudoti Wasm modulį:

// JavaScript kodas
async function loadWasmModule() {
  const response = await fetch('mano_modulis.wasm');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  const module = await WebAssembly.instantiate(buffer);
  
  // Naudojame eksportuotą funkciją iš Wasm modulio
  const result = module.instance.exports.sudėtingaSkaičiavimo(42);
  console.log(result);
}

WebAssembly už naršyklės ribų

Nors WebAssembly buvo sukurtas kaip interneto technologija, jo potencialas greitai peržengė naršyklių ribas. Šiandien Wasm moduliai naudojami serverių pusėje, debesų kompiuterijoje, IoT įrenginiuose ir net blokų grandinių (blockchain) aplikacijose.

Serverių pusėje WebAssembly suteikia galimybę kurti izoliuotas, saugias ir greitai paleidžiamas funkcijas, kurios gali būti naudojamos „serverless” architektūrose. Projektai kaip „Fastly’s Compute@Edge” ir „Cloudflare Workers” jau dabar leidžia diegti Wasm modulius „edge” serveriuose, taip sumažinant latenciją ir padidinant našumą.

Docker kompanija investuoja į „containerd-wasm” projektą, kuris leis paleisti WebAssembly modulius kaip konteinerius, siūlydamas lengvesnę alternatyvą tradiciniams Linux konteineriams. Tai ypač aktualu mikroservisų architektūroje, kur resursų efektyvumas yra kritinis.

Blokų grandinių pasaulyje Wasm tapo populiariu pasirinkimu išmaniųjų kontraktų vykdymui. Ethereum, Polkadot ir kitos platformos naudoja arba planuoja naudoti WebAssembly kaip savo virtualią mašiną, pakeičiančią ankstesnes, mažiau efektyvias implementacijas.

Praktinis WebAssembly pritaikymas

Kalbant konkrečiai, kokiose srityse WebAssembly jau dabar keičia žaidimo taisykles? Štai keletas praktinių pavyzdžių:

Žaidimai internete

Žaidimų kūrėjai gali portuoti esamus C++ žaidimų variklius į WebAssembly ir pasiekti našumą, artimą vietiniams žaidimams. Unity, vienas populiariausių žaidimų variklių, jau palaiko eksportavimą į WebAssembly, leisdamas kūrėjams pasiekti platesnę auditoriją be būtinybės atsisiųsti ir įdiegti žaidimą.

Sudėtingos aplikacijos

AutoCAD, profesionalus projektavimo įrankis, naudoja WebAssembly, kad galėtų pasiūlyti pilnavertę interneto versiją. Tai leidžia inžinieriams ir dizaineriams dirbti su sudėtingais 3D modeliais tiesiog naršyklėje, be jokių papildomų įdiegimų.

Medijos apdorojimas

Vaizdo ir garso apdorojimas reikalauja didelės skaičiavimo galios. WebAssembly leidžia tokias operacijas atlikti tiesiogiai naršyklėje. Pavyzdžiui, Squoosh.app – Google sukurta atvirojo kodo vaizdų optimizavimo aplikacija – naudoja Wasm, kad galėtų efektyviai suspausti ir optimizuoti vaizdus klientų pusėje.

Kriptografija

Sudėtingi kriptografiniai algoritmai gali būti efektyviai vykdomi naudojant WebAssembly. Tai ypač svarbu decentralizuotoms aplikacijoms (dApps) ir kitoms sistemoms, kurioms reikia saugiai šifruoti duomenis klientų pusėje.

Kaip pradėti dirbti su WebAssembly

Jei esate programuotojas ir norite išbandyti WebAssembly, štai keletas praktinių patarimų:

  1. Pasirinkite kalbą – Rust yra viena geriausių kalbų darbui su WebAssembly dėl puikios ekosistemos ir įrankių. C/C++ taip pat puikiai tinka, ypač jei jau turite kodą šiomis kalbomis.
  2. Susipažinkite su įrankiais – Emscripten yra pagrindinis įrankis C/C++ kompiliavimui į WebAssembly. Rust naudotojams wasm-pack yra puikus pasirinkimas.
  3. Išbandykite pavyzdžius – MDN dokumentacija turi puikių pavyzdžių, kaip pradėti. Taip pat verta apsilankyti webassembly.org.
  4. Integruokite su JavaScript – Išmokite, kaip efektyviai komunikuoti tarp JavaScript ir WebAssembly modulių.

Štai paprastas Rust pavyzdys, kuris kompiliuojamas į WebAssembly:

// Rust kodas (src/lib.rs)
use wasm_bindgen::prelude::*;

#[wasm_bindgen]
pub fn fibonacci(n: u32) -> u32 {
    if n <= 1 {
        return n;
    }
    fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)
}

Kompiliavus šį kodą su wasm-pack build, galėsite jį naudoti JavaScript kode:

// JavaScript
import { fibonacci } from './pkg/mano_modulis.js';

console.log(fibonacci(40)); // Greitai apskaičiuoja 40-ąjį Fibonačio skaičių

Iššūkiai ir ateities perspektyvos

Nepaisant visų privalumų, WebAssembly vis dar susiduria su tam tikrais iššūkiais. Vienas didžiausių – ribotas priėjimas prie DOM (Document Object Model). Wasm moduliai negali tiesiogiai manipuliuoti DOM, o turi tai daryti per JavaScript tarpininką, kas gali tapti našumo butelio kakleliu sudėtingose aplikacijose.

Kitas iššūkis – didelis pradinis kompiliuotų modulių dydis. Nors Wasm failai yra kompaktiški, jie vis tiek gali būti gana dideli sudėtingoms aplikacijoms, o tai gali paveikti pradinį užkrovimo laiką.

Tačiau WebAssembly standartas aktyviai vystomas. Štai keletas funkcijų, kurios planuojamos ateities versijose:

  • Gijų palaikymas – leis išnaudoti daugiabranduolius procesorius efektyviau
  • Tiesioginis DOM priėjimas – sumažins JavaScript tarpininkavimo poreikį
  • Šiukšlių surinkimas – integruotas atminties valdymas
  • SIMD instrukcijos – vektoriniai skaičiavimai, kurie gali žymiai pagreitinti tam tikrus algoritmus

Ypač įdomus yra "WebAssembly System Interface" (WASI) projektas, kuris siekia sukurti standartizuotą sąsają tarp WebAssembly modulių ir operacinės sistemos. Tai leis Wasm moduliams saugiai naudoti sistemos resursus už naršyklės ribų, atveriant kelią dar platesniam pritaikymui.

Naujos eros aušra: kodėl WebAssembly keičia žaidimo taisykles

Retai kada technologijos pasaulyje matome inovaciją, kuri taip fundamentaliai keičia nusistovėjusias paradigmas. WebAssembly yra būtent tokia technologija – tiltas tarp interneto ir tradicinės programinės įrangos pasaulių, kuris panaikina ribas tarp to, ką galima daryti naršyklėje ir darbalaukyje.

Įsivaizduokite pasaulį, kuriame jūsų mėgstamos programos veikia bet kuriame įrenginyje be įdiegimo, kur galite naudoti profesionalius įrankius tiesiog naršyklėje, kur žaidimai kraunasi akimirksniu. Šis pasaulis jau tampa realybe dėka WebAssembly.

Programuotojams tai reiškia galimybę naudoti mėgstamas programavimo kalbas ir įrankius kuriant interneto aplikacijas. Verslui – galimybę pasiekti platesnę auditoriją su mažesnėmis išlaidomis. Vartotojams – greitesnes, galingesnes ir labiau prieinamas aplikacijas.

WebAssembly nėra tik dar viena technologija – tai fundamentalus pokytis, kuris keičia pačią interneto prigimtį. Ir nors dar esame šios revoliucijos pradžioje, jau dabar matome, kad jos poveikis bus jaučiamas dešimtmečius. Ar esate pasiruošę prisijungti prie šios naujos eros?