WebAssembly系列二：使用 WasmEdge Rust SDK 构建并运行 WebAssembly 应用程序

在本文中，我们将介绍如何创建 WebAssembly 应用程序^[1]（也是 wasm 应用程序）以及如何在 WasmEdge 运行时上运行它。

WebAssembly 应用程序是一个常见的应用程序，但编译为 WebAssembly 二进制文件而不是通用执行二进制文件。 wasm 应用程序在 WebAssembly 环境中运行。 为了方便起见，我们通常将其称为 wasm 应用程序。

架构

我们将为本教程创建两个单独的项目：

• wasm-app 项目创建了一个 wasm 应用程序，其中屏幕上打印出一条简单的问候消息。
• run-wasm-app 项目创建一个 WasmEdge Vm 实例，加载 wasm-app 的二进制文件并通过 WasmEdge Runtime 运行它。

本教程中使用的项目的架构图如下所示：绿色矩形是我们将创建的两个项目，蓝色矩形是依赖项。

前置条件

• 操作系统：Ubuntu-20.04+、macOS-11+、Windows WSL2

• 安装 rustup 和 Rust

  按照 Rust-lang 官方网站上的说明安装 rustup 和 Rust^[2]； 然后，在终端程序中运行以下命令将 wasm32-wasi^[3] 目标添加到工具链：

  // 将 wasm32-wasi 编译目标添加到工具链中
  rustup 目标添加 wasm32-wasi

  [2] Rust语言版本应为1.63或以上。

  [3] wasm32-wasi目标介绍

• 安装 WasmEdge 运行时库

  WasmEdge 运行时库 (libwasmedge) 是一个 C++ 库，它提供 WebAssembly 运行时。 在本教程中我们使用 WasmEdge v0.13.5。 Wasmedge Book 的安装和卸载部分给出了安装方法，或者您也可以在终端程序中运行以下指令进行安装：

  // Download and run the installation script
  // The wasmedge library and other relevant files will be installed in the directory of $HOME/.wasmedge
  curl -sSf https://raw.githubusercontent.com/WasmEdge/WasmEdge/master/utils/install.sh | bash
  
  // Make the installed binary available in the current session of your terminal program
  source $HOME/.wasmedge/env

构建应用程序

让我们创建一个名为run-wasm-app-from-host的目录，我们将在其中完成所有编码工作：

mkdir run-wasm-app-from-host
cd run-wasm-app-from-host

步骤一：创建wasm应用程序wasm-app

创建 wasm 应用程序项目和普通 Rust 应用程序项目没有区别。 在终端程序中，运行以下命令：

// in run-wasm-app-from-host/
// create a Rust application named `wasm-app`
cargo new wasm-app --bin

此命令将创建一个名为 wasm-app 的目录，其中包含样板 Rust 应用程序。 让我们导航到 wasm-app/src 目录，打开 main.rs 并在 main 函数中添加以下代码：

// run-wasm-app-from-host/wasm-app/src/main.rs

fn main() {
  // add the following line
  println!("Greetings from wasm-app!");
}

当稍后调用 wasm 应用程序时，它会打印消息 Greetings from wasm-app! 在你的终端程序中。

步骤二：编译wasm-app

现在让我们将 wasm 应用程序编译成 wasm 二进制文件。 为此，只需在终端程序run-wasm-app-from-host目录中运行以下命令：

cargo build -p wasm-app --target wasm32-wasi --release

该命令会将 wasm 应用程序编译成位于目录中的 wasm-app.wasm 文件 ./target/wasm32-wasi/release/

步骤三：创建主程序run-wasm-app

在此步骤中，我们将创建一个 wasm 主机应用程序，通过它来运行 wasm 应用程序。 在run-wasm-app-from-host根目录下运行以下命令

cargo new run-wasm-app --bin

添加依赖

在 main.rs 中添加任何代码之前，我们将为该项目添加依赖项。 让我们导航到 run-wasm-app 目录，打开 run-wasm-app 目录中的 Cargo.toml，并在 [dependencies] 部分添加 wasmedge-sdk：

[package]
edition = "2021"
name = "run-wasm-app"
version = "0.1.0"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]
wasmedge-sdk = "0.13.2"  // add `wasmedge-sdk` crate

wasmedge-sdk crate 定义了一组高级 Rust API。 例如，我们可以使用它们来创建和管理 WasmEdge 虚拟机、在其中运行某些内容等等。

现在，让我们打开 run-wasm-app/src 目录中的 main.rs 文件，将一些必要的类型导入到我们的项目中，并对 main 函数进行一些更改^[4]：

use wasmedge_sdk::{
    config::{CommonConfigOptions, ConfigBuilder, HostRegistrationConfigOptions},
    params, VmBuilder,
};

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {

    Ok(())
}

[4] 我们在原来的 main 函数中添加了一个返回类型，这样我们就可以使用 ? 操作符以避免大量的 unwrap 或 Expect 方法并使代码简洁。

创建WasmEdge VM实例

在 WasmEdge Runtime 中，Vm 实例通过 wasi 接口运行 wasm 应用程序。 因此，当我们创建 Vm 实例时，我们将启用 wasi 选项的 Config 实例作为参数传递。 由于启用了 wasi 选项，在创建新的 Vm 实例时还会创建一个名为wasi_snapshot_preview1的默认 wasi 模块。

...

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let wasm_app_file = std::env::args().nth(1).expect("Please specify a wasm file");

    // create a config with the `wasi` option enabled
    let config = ConfigBuilder::new(CommonConfigOptions::default())
        .with_host_registration_config(HostRegistrationConfigOptions::default().wasi(true))
        .build()?;
    assert!(config.wasi_enabled());

    // create a VM with the config
    let mut vm = VmBuilder::new().with_config(config).build()?;

    Ok(())
}

初始化默认wasi模块

注意📢：

要使用默认 wasi 模块中的导出函数，需要使用用户指定的必要参数来初始化默认 wasi 模块。 在此示例中，我们仅将三个默认值 None 传递给初始化方法。

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {

    ...

    // get the default wasi module in Vm, and then
  	// initialize it with the default arguments
    vm.wasi_module_mut()
        .expect("Not found wasi module")
        .initialize(None, None, None);

    Ok(())
}

注册并运行wasm程序wasm-app.wasm

在前面的步骤中，我们已经设置了一个 WasmEdge Vm 实例，现在，我们可以将 wasm 应用程序注册到 Vm 实例中并运行它。 wasmedge-sdk crate 在 Vm 对象中定义了三个 API 用于注册 wasm 模块：

• register_module_from_file 将给定 wasm 文件中的 wasm 模块注册到 Vm 实例中。
• register_module_from_bytes 将给定内存中 wasm 字节中的 wasm 模块注册到 Vm 实例中。
• register_module 将编译后的 wasm 模块注册到 Vm 实例中。

在本教程中，我们使用 register_module_from_file API 将 wasm-app.wasm 文件直接注册到 Vm 实例中：

...
fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {

    ...

    // register the `wasm-app.wasm` file as a wasm module named "wasm-app" into vm
    vm.register_module_from_file("wasm-app", &wasm_app_file)?
        .run_func(Some("wasm-app"), "_start", params!())?;

    Ok(())
}

现在，我们通过调用 wasm-app wasm 模块中的 _start^[5] wasm 函数来运行 wasm 应用程序。

[5] wasm 应用程序中的 main 函数导出为名为 _start 的 wasm 函数。

步骤四：运行run-wasm-app调用wasm-app

到目前为止我们已经完成了所有的编码任务。 我们可以导航到终端程序中的run-wasm-app-from-host/run-wasm-app目录，然后运行以下命令：

cargo run -p run-wasm-app -- ./target/wasm32-wasi/release/wasm-app.wasm

如果命令成功运行，则屏幕上会打印以下消息：

Greetings from wasm-app!

---

1. WebAssembly 应用程序 ↩︎