服务端的 WebAssembly 与 Rust 入门篇

随着 WebAssembly 在客户端的发展，WebAssembly 也正在从客户端发展到服务端，这与当年Java 的发展路径非常相似。

一句话形容，WebAssembly 在服务端的优势是提供了接近了原生代码的性能，但是又不损失安全性。

Rust 连续6年在 Stack Overflow 被评为最受欢迎的编程语言之一。同样用一句话形容Rust，提供了与 C/C++ 相媲美的性能，但是又防止了 C 语言中常见的漏洞出现。

WebAssembly 有很多非常好的用例，尤其是在AI，区块链和大数据应用方面。这次以一个 Hello world 为例，来先看看服务端的WebAssembly 和 Rust 是怎么工作的。

这篇文章将展示如何用 Rust 编写的 WebAssembly 函数合并到服务器上的 Node.js 应用程序中。这种方法结合了Rust 的性能，WebAssembly 的安全性和可移植性以及 JavaScript 的易用性。一个典型的应用程序是这样工作的。

主机应用程序是用 JavaScript 编写的 Node.js Web 应用程序，调用 WebAssembly 函数。
WebAssembly 字节码程序是用 Rust 编写的。它在 SSVM 中运行，并从 Node.js Web 应用程序中调用。

前提条件：

要使用 Rust 和 WebAssembly 设置高性能 Node.js 环境，需要安装以下内容：

现代 Linux 发行版，例如Ubuntu Server 20.04 TLS
Rust 语言
Node.js
Second State 虚拟机（SSVM）
ssvmup 编译器工具链

Docker

最简单的入门方法是使用 Docker 构建开发环境。 clone 这个模板项目，然后运行以下 Docker 命令。

# Get the code
$ git clone https://github.com/second-state/ssvm-nodejs-starter
$ cd ssvm-nodejs-starter

# Run Docker container
$ docker build -t ssvm-nodejs:v1 .
$ docker run -p 3000:3000 --rm -it -v $(pwd):/app ssvm-nodejs:v1
(docker) $ cd /app

现在可以编译并运行代码了。

不使用 Docker，手工操作

SSVM 依赖于最新版本的 libstdc ++。 Ubuntu 20.04 LTS已经拥有最新的库。如果您运行的 Linux 版本比较旧，可以选择这几种方式进行升级。

使用下面的命令来安装完整设置：

# Install Rust
$ curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
$ source $HOME/.cargo/env

# Install Node.js
$ curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_14.x |  bash
$ apt-get install -y nodejs

# Install ssvmup toolchain
$ npm install -g ssvmup # Append --unsafe-perm if permission denied

# OS dependencies for SSVM
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get -y upgrade
$ sudo apt install build-essential curl wget git vim libboost-all-dev

# Install the nodejs addon for SSVM
$ npm install ssvm

接下来，clone 模板的 GitHub repo

$ git clone https://github.com/second-state/ssvm-nodejs-starter
$ cd ssvm-nodejs-starter

Hello World

Hello World 这个简单的应用展示了应用程序的各个部分是如何组合在一起的。

Rust 中的 WebAssembly 函数

在这个示例中，Rust 程序将输入的字符串放到 hello 之后。下面是 Rust 程序的内容，放在 src/lib.rs 文件里。我们可以在这个文件中定义多个外部函数。通过 WebAssembly /SSVM，主机 JavaScript 应用可以调用所有 Rust 函数。只需记住用＃[wasm_bindgen]注释每个函数。加过注释后， ssvmup 在构建 Rust 函数时，知道生成正确的 JavaScript 到 Rust 接口。

use wasm_bindgen::prelude::*;

#[wasm_bindgen]
pub fn say(s: String) -> String {
  let r = String::from("hello ");
  return r + &s;
}

接下来，将 Rust 源代码编译为 WebAssembly 字节码，并为 Node.js 主机环境生成随附的 JavaScript 模块。

$ ssvmup build

生成的文件保存在 pkg/ 目录， .wasm 文件是 WebAssembly 字节码程序，.js文件用于JavaScript模块。

Node.js 主机应用程序

接下来，来到 node 文件夹并检查 JavaScript 程序 app.js。通过自动生成的 ssvm_nodejs_starter_lib.js 模块，编写 JavaScript 调用 WebAssembly 函数变得很容易。下面的代码是 node 应用程序 app.js。node 应用程序只是从生成的模块中导入 say() 函数。node 应用程序从传入的 HTTP GET 请求中获取 name 参数，并以“ hello name”进行响应。

const { say } = require('../pkg/ssvm_nodejs_starter_lib.js');

const http = require('http');
const url = require('url');
const hostname = '127.0.0.1';
const port = 3000;

const server = http.createServer((req, res) => {
  const queryObject = url.parse(req.url,true).query;
  res.statusCode = 200;
  res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');
  res.end(say(queryObject['name']));
});

server.listen(port, hostname, () => {
  console.log(`Server running at http://${hostname}:${port}/`);
});

如下所示，启动 Node.js 应用程序服务器。

$ node node/app.js
Server running at http://127.0.0.1:3000/

然后从另一个终端窗口进行测试。

$ curl http://127.0.0.1:3000/?name=Wasm
hello Wasm

到这里，一个简单的 Hello World 就完成了！现在你已经完成了入门教程，欢迎继续探索。