🚬 🔠 🧒🏼 वासमर: वेबएज़वेस्ट कोड को निष्पादित करने के लिए सबसे तेज़ गो लाइब्रेरी 👩🏾‍⚖️ 🍷 🏢

WebAssembly (wasm) एक पोर्टेबल बाइनरी निर्देश प्रारूप है। किसी भी परिवेश में समान कोड wasm कोड निष्पादित किया जा सकता है। इस कथन का समर्थन करने के लिए, प्रत्येक भाषा, प्लेटफ़ॉर्म और सिस्टम को इस तरह के कोड को निष्पादित करने में सक्षम होना चाहिए, जिससे यह यथासंभव तेज़ और सुरक्षित हो सके।

वासमर रस्म में लिखा गया एक मीसम रनटाइम है। जाहिर है, किसी भी रस्ट एप्लिकेशन में वॉशर का उपयोग किया जा सकता है। सामग्री के लेखक, जिसका एक अनुवाद आज हम प्रकाशित कर रहे हैं, का कहना है कि उसने और वासमर परियोजना के अन्य प्रतिभागियों ने इस wasm- कोड रनटाइम को अन्य भाषाओं में सफलतापूर्वक लागू किया:

C और C ++ में, इसे बाइंडिंग के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है।
PHP में, यह php-ext-wasm का एक विस्तार है।
पाइथन में, यह PyPi में प्रकाशित एक वॉशर पैकेज है जो कि अजगर-एक्स-वॉसम रिपॉजिटरी में काम किया जा रहा है ।
रूबी में, यह धोबी मणि है जिसे रूबीगैम पर पाया जा सकता है। इसका कोड रूबी-एक्सट-वाश रिपॉजिटरी में है ।

यहां हम एक नए प्रोजेक्ट के बारे में बात करेंगे - गो-एक्स-एक्स-एमएम , जो गो के लिए एक पुस्तकालय है, जिसे बाइनरी एमएम-कोड निष्पादित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जैसा कि यह निकला, गो-एक्स-एएसएम परियोजना अन्य समान समाधानों की तुलना में बहुत तेज है। लेकिन चलो खुद से आगे नहीं। आइए एक कहानी से शुरू करें कि उसके साथ कैसे काम किया जाए।

गो से कॉलिंग wasm फ़ंक्शंस

आरंभ करने के लिए, गो वातावरण में (cgo समर्थन के साथ) स्थापित करें।

export CGO_ENABLED=1; export CC=gcc; go install github.com/wasmerio/go-ext-wasm/wasmer

Go -ext-wasm प्रोजेक्ट एक नियमित गो लाइब्रेरी है। इस लाइब्रेरी के साथ काम करते समय, import "github.com/wasmerio/go-ext-wasm/wasmer" निर्माण import "github.com/wasmerio/go-ext-wasm/wasmer" ।

अब चलिए अभ्यास करते हैं। हम एक साधारण प्रोग्राम लिखेंगे जो wasm में संकलित है। हम इसके लिए उपयोग करेंगे, उदाहरण के लिए, जंग:

 #[no_mangle] pub extern fn sum(x: i32, y: i32) -> i32 {   x + y }

हम फ़ाइल को प्रोग्राम simple.rs साथ simple.rs , इस प्रोग्राम को संकलित करने के परिणामस्वरूप हमें फ़ाइल simple.wasm मिलती है।

निम्न प्रोग्राम, गो में लिखा गया है, सम्‍मिलित फ़ाइल से sum फ़ंक्शन करता है, इसे तर्क के रूप में संख्या 5 और 37 पास करता है:

 package main import (   "fmt"   wasm "github.com/wasmerio/go-ext-wasm/wasmer" ) func main() {   //   WebAssembly.   bytes, _ := wasm.ReadBytes("simple.wasm")   //    WebAssembly.   instance, _ := wasm.NewInstance(bytes)   defer instance.Close()   //    `sum`   WebAssembly.   sum := instance.Exports["sum"]   //        Go.   //   ,      ,  .   result, _ := sum(5, 37)   fmt.Println(result) // 42! }

यहां, गो में लिखा गया एक प्रोग्राम एक वॉश फ़ाइल से एक फ़ंक्शन को कॉल करता है जो रस्ट में लिखे गए कोड को संकलित करके प्राप्त किया गया था।

तो, प्रयोग सफल रहा, हमने गो में WebAssembly कोड को सफलतापूर्वक निष्पादित किया। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि डेटा प्रकार रूपांतरण स्वचालित है। वे मान जो वॉश कोड में पास किए जाते हैं वे WebAssembly प्रकारों में डाले जाते हैं। Wasm फंक्शन रिटर्न क्या है गो टाइप्स को। परिणामस्वरूप, Go में wasm फ़ाइलों से कार्यों के साथ काम करना नियमित Go फ़ंक्शंस के साथ काम करने के समान दिखता है।

WebAssembly कोड से कॉल फंक्शंस

जैसा कि हमने पिछले उदाहरण में देखा, WebAssembly मॉड्यूल उन कार्यों को निर्यात करने में सक्षम हैं जिन्हें बाहर से बुलाया जा सकता है। यह वह तंत्र है जो विभिन्न वातावरणों में wasm कोड को निष्पादित करने की अनुमति देता है।

उसी समय, WebAssembly मॉड्यूल स्वयं आयातित कार्यों के साथ काम कर सकता है। रस्ट में लिखे गए निम्नलिखित कार्यक्रम पर विचार करें।

 extern {   fn sum(x: i32, y: i32) -> i32; } #[no_mangle] pub extern fn add1(x: i32, y: i32) -> i32 {   unsafe { sum(x, y) } + 1 }

फ़ाइल को इसके साथ नाम दें import.rs । इसे WebAssembly में संकलित करने से कोड प्राप्त होगा जो यहां पाया जा सकता है ।

निर्यात किया गया add1 फंक्शन add1 फ़ंक्शन को कॉल करता है। इस फ़ंक्शन का कोई कार्यान्वयन नहीं है, केवल फ़ाइल में इसके हस्ताक्षर को परिभाषित किया गया है। यह तथाकथित बाहरी कार्य है। WebAssembly के लिए, यह एक आयातित फ़ंक्शन है। इसका कार्यान्वयन आयात करना होगा।

हम गो का उपयोग करके sum समारोह को लागू करते हैं। इसके लिए हमें cgo का उपयोग करने की आवश्यकता है। यहाँ परिणामी कोड है। कुछ टिप्पणियाँ, जो मुख्य कोड अंशों का विवरण हैं, गिने जाते हैं। नीचे हम उनके बारे में अधिक विस्तार से बात करेंगे।

 package main // // 1.    `sum` (   cgo). // // #include <stdlib.h> // // extern int32_t sum(void *context, int32_t x, int32_t y); import "C" import (   "fmt"   wasm "github.com/wasmerio/go-ext-wasm/wasmer"   "unsafe" ) // 2.    `sum`    ( cgo). //export sum func sum(context unsafe.Pointer, x int32, y int32) int32 {   return x + y } func main() {   //   WebAssembly.   bytes, _ := wasm.ReadBytes("import.wasm")   // 3.     WebAssembly.   imports, _ := wasm.NewImports().Append("sum", sum, C.sum)   // 4.     WebAssembly  .   instance, _ := wasm.NewInstanceWithImports(bytes, imports)   //    WebAssembly.   defer instance.Close()   //    `add1`   WebAssembly.   add1 := instance.Exports["add1"]   //   .   result, _ := add1(1, 2)   fmt.Println(result)   // add1(1, 2)   // = sum(1 + 2) + 1   // = 1 + 2 + 1   // = 4   // QED }

आइए इस कोड को पार्स करें:

sum फ़ंक्शन का हस्ताक्षर सी में परिभाषित किया गया है ( import "C" कमांड पर टिप्पणी देखें)।
sum फ़ंक्शन के कार्यान्वयन को गो में नोट किया गया है (लाइन //export ध्यान दें - यह तंत्र cgo कोड में लिखे कोड के साथ Go में लिखे गए कोड के कनेक्शन को स्थापित करने के लिए उपयोग करता है)।
NewImports WebAssembly आयात बनाने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक API है। इस कोड में, "sum" WebAssembly द्वारा आयात किए गए फ़ंक्शन का नाम है, sum गो फ़ंक्शन का सूचक है, और C.sum कोगो फ़ंक्शन का सूचक है।
और अंत में, NewInstanceWithImports एक कंस्ट्रक्टर है जिसे आयात के साथ WebAssembly मॉड्यूल को आरंभ करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

मेमोरी से डेटा पढ़ना

WebAssembly उदाहरण में लीनियर मेमोरी है। आइए इस बारे में बात करते हैं कि इससे डेटा कैसे पढ़ें। शुरू करते हैं, हमेशा की तरह, रस्ट कोड के साथ, जिसे हम memory.rs ।

 #[no_mangle] pub extern fn return_hello() -> *const u8 {   b"Hello, World!\0".as_ptr() }

इस कोड को संकलित करने का परिणाम memory.wasm फाइल में है, जिसका उपयोग नीचे किया गया है।

return_hello फ़ंक्शन एक सूचक को एक स्ट्रिंग में लौटाता है। सी समाप्त होता है, जैसा कि सी में, एक अशक्त चरित्र के साथ।

अब Go की तरफ जाएं:

 bytes, _ := wasm.ReadBytes("memory.wasm") instance, _ := wasm.NewInstance(bytes) defer instance.Close() //    `return_hello`. //      . result, _ := instance.Exports["return_hello"]() //      . pointer := result.ToI32() //    . memory := instance.Memory.Data() fmt.Println(string(memory[pointer : pointer+13])) // Hello, World!

return_hello फ़ंक्शन i32 मान के रूप में एक पॉइंटर लौटाता है। हमें ToI32 कॉल करके यह मान मिलता है। फिर हमें instance.Memory.Data() का उपयोग करके मेमोरी से डेटा मिलता है। instance.Memory.Data() ।

यह फ़ंक्शन WebAssembly आवृत्ति का मेमोरी स्लाइस लौटाता है। आप इसे किसी भी गो स्लाइस की तरह इस्तेमाल कर सकते हैं।

सौभाग्य से, हम उस रेखा की लंबाई जानते हैं जिसे हम पढ़ना चाहते हैं, इसलिए, आवश्यक जानकारी को पढ़ने के लिए, यह memory[pointer : pointer+13] निर्माण का उपयोग करने के लिए पर्याप्त है। फिर रीड डेटा को एक स्ट्रिंग में बदल दिया जाता है।

यहाँ एक उदाहरण है जो Go के WebAssembly कोड का उपयोग करते समय अधिक उन्नत मेमोरी तंत्र दिखाता है।

मानक

जैसा कि हमने अभी देखा है, गो-एक्स-एएसएम परियोजना एक सुविधाजनक एपीआई है। अब इसके प्रदर्शन के बारे में बात करने का समय है।

PHP या रूबी के विपरीत, गो दुनिया में पहले से ही wasm कोड के साथ काम करने के लिए समाधान हैं। विशेष रूप से, हम निम्नलिखित परियोजनाओं के बारे में बात कर रहे हैं:

पेरलिन नेटवर्क से जीवन - WebAssembly दुभाषिया।
Go Interpreter's Wagon एक WebAssembly दुभाषिया और टूलकिट है।

Php-ext-wasm प्रोजेक्ट पर सामग्री ने प्रदर्शन का अध्ययन करने के लिए n- बॉडी एल्गोरिदम का उपयोग किया। कोड निष्पादन वातावरण के प्रदर्शन की जांच के लिए कई अन्य एल्गोरिदम उपयुक्त हैं। उदाहरण के लिए, यह फाइबोनैचि एल्गोरिदम (पुनरावर्ती संस्करण) और जीवन में उपयोग किए जाने वाले पोलार्ड ρ- एल्गोरिदम है। यह स्नैपी कम्प्रेशन अल्गोरिथम है। उत्तरार्द्ध गो-एक्स-वाशम के साथ सफलतापूर्वक काम करता है, लेकिन लाइफ या वैगन के साथ नहीं। नतीजतन, उन्हें परीक्षण सेट से हटा दिया गया था। टेस्ट कोड यहां पाया जा सकता है ।

परीक्षणों के दौरान हमने अनुसंधान परियोजनाओं के नवीनतम संस्करणों का उपयोग किया। अर्थात्, ये लाइफ 20190521143330-57f3819c2df0 और वैगन 0.4.0 हैं।

चार्ट पर दिखाए गए नंबर परीक्षण के 10 शुरुआत के बाद प्राप्त औसत मूल्यों को दर्शाते हैं। अध्ययन में 2016 मैकबुक प्रो 15 "का इस्तेमाल इंटेल कोर i7 2.9 गीगाहर्ट्ज प्रोसेसर और 16 जीबी मेमोरी के साथ किया गया।

परीक्षण के परिणाम एक्स अक्ष के साथ परीक्षण के प्रकारों के अनुसार वर्गीकृत किए जाते हैं। Y अक्ष परीक्षण को पूरा करने के लिए आवश्यक मिलीसेकंड में समय दिखाता है। सूचक जितना छोटा होगा, उतना बेहतर होगा।

विभिन्न एल्गोरिदम के कार्यान्वयन का उपयोग करके वासर, वैगन और जीवन की प्रदर्शन तुलना

जीवन और वैगन प्लेटफार्मों, औसतन, लगभग एक ही परिणाम देते हैं। वासमर, औसतन 72 गुना तेज है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वासमर तीन बैकएंड का समर्थन करता है: सिंगलपास , क्रैनलिफ्ट और एलएलवीएम । Go लाइब्रेरी में डिफ़ॉल्ट बैकएंड Cranelift है ( यहां आप इसके बारे में अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं)। एलएलवीएम का उपयोग प्रदर्शन को मूल के करीब देगा, लेकिन क्रैनलिफ्ट के साथ शुरू करने का फैसला किया गया था, क्योंकि यह बैकएंड संकलन समय और कार्यक्रम निष्पादन समय के बीच सबसे अच्छा अनुपात देता है।

यहां आप विभिन्न बैकएंड, उनके पेशेवरों और विपक्षों के बारे में पढ़ सकते हैं, और किन स्थितियों में उनका उपयोग करना बेहतर है।

परिणाम

ओपन सोर्स प्रोजेक्ट गो-एक्स्ट-वाश एक नया गो लाइब्रेरी है जिसे बाइनरी वॉश कोड निष्पादित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसमें एक वासर रनटाइम भी शामिल है । इसके पहले संस्करण में एपीआई शामिल हैं, जिनकी आवश्यकता सबसे अधिक बार उठती है।
प्रदर्शन परीक्षणों से पता चला कि वासेमर, औसतन लाइफ और वैगन की तुलना में 72 गुना तेज है।

प्रिय पाठकों! क्या आपने गो-एक्स-एएसएम का उपयोग करते हुए गो में wasm कोड चलाने की क्षमता का उपयोग करने की योजना बनाई है?

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