WebAssembly & WasmVM 虛擬機器

tags: 2018, R3

位置: R3

講者：徐朝逸

Origin of Wasm

• JavaScript
  • 直譯語言
  • 本身用文字作編碼
  • 資料格式上的空間浪費
• JavaScript +
  • ActiveX
  • Flash
  • Java
  • (P)NaCL
• Asm.js \(\rightarrow\) JavaScript + WA

Goals

• Safe
  • 讓電腦可以安全執行從不安全的地方取得的程式碼
• Fast
  • 更小更快
  • 傳輸成本低
• portable
  • 可攜性
• Compact
  • 傳輸大小更小

Runtime Structure

• Module
  • 執行的程式
• Store
  • 儲存空間 (e.g., 記憶體)
• Stack
  • 與一般使用暫存器不同，使用 Stack

Module

• Type
  • Function參數的Type
  • Function Signature
• Function
  • 要執行的功能
• Table
  • 索引，儲存Function位置/位址
• Memory
  • 記憶體，可拓展
• Global
  • 全域變數
• Export

Store

把需要較長執行的東西儲存在Store裡。

• Function
• Table
• Memory
• Global

Stack

• Value
  • 儲存值
• Label
  • 紀錄功能執行完要跳去哪裡
• Frame
  • Value、Label屬於哪些Function

Feature

Linear Memory

• Growable
  • 依使用需求擴展
• Multiple memory is capable
  • 使用多個memory block
• Secure

Stack based

• No specific register
• Simple

Structured Control Flow

(func
    (block
        (loop
            i32.const 1
            if
                br 1
            else
                br 0
            end
            i32.cont 3
            drop
        )
        i32.const 5
        drop
    )
)

• 一般組合語言(x86 or ARM)是用jump指令來達成流程控制
  • 有可能因為程式bug跳到不該跳的地方
• Web Assembly是新建一個block來達成
  • 較安全…?

Validation

• Typeing rule
  • 指令要吃什麼type，type是否正確
  • 以數學的方式驗證
• Mathematical
  • λ-calculus

WasmVM

• Say Hello to Wasm by WasmWM

Features

• Standalone
• System call - by unreachable(若有錯誤還請糾正)
  • 執行較高權限的function時由unreachalbe產生trap請OS幫忙執行
  • 與OS的System call相同 只是由unreachable來產生trap