使用 NGINX Unit 的服务器端 WebAssembly

WebAssembly （缩写为Wasm ）为 Web应用世界提供了许多帮助。 在浏览器中，它提供了一个安全的沙盒执行环境，使前端开发人员能够使用各种高级语言（不仅仅是 JavaScript！）工作，而不会影响性能。 在后端（服务器端），WebAssembly 的跨平台支持和多架构可移植性有望使开发、部署和可扩展性比以往更容易。

在 NGINX，我们设想这样一个世界，您可以创建服务器端 WebAssembly 模块并在任何地方运行它——无需修改，也无需多个构建管道。 相反，您的 WebAssembly 模块将从本地开发开始，一直运行到关键任务、多云环境。

随着NGINX Unit 1.31 的发布，我们很高兴能够实现这一愿景。 NGINX Unit 是一个通用的 Web 应用服务器，其中应用代码与 TLS、静态文件和请求路由的其他基本属性一起执行。 此外，NGINX Unit 在完成所有这些工作的同时，还为七种编程语言运行时以及现在的 WebAssembly 提供了一致的开发人员体验。

将 WebAssembly 添加到 NGINX Unit 在多个层面上都是有意义的：

• HTTP 的请求-响应模式与 WebAssembly 沙箱的输入/输出 (I/O) 字节流自然契合。
• 开发人员可以享受高级语言生产力，而不会影响运行时性能。
• NGINX Unit 的请求路由器可以方便从多个 WebAssembly 模块构建复杂的应用。
• WebAssembly 的快速启动时间使其同样适合部署单个微服务和功能，甚至是全功能应用。
• 通用可移植性和跨平台兼容性使本地开发无需复杂的构建管道即可实现。
• NGINX Unit 已经提供了每个应用程序的隔离，而 WebAssembly 沙盒使得运行不受信任的代码变得更加安全。

笔记： 在撰写本文时，WebAssembly 模块是一个技术预览版 —— 更多详细信息请参见下文。

NGINX Unit WebAssembly 模块如何工作？

NGINX Unit 的架构将网络协议与应用运行时分离。 unitd：路由器进程处理传入的 HTTP 请求，并根据需要处理 TLS 层。 在决定如何处理此请求之后，“HTTP 上下文”（URI、标头和正文）将传递给应用运行时。

许多编程语言对于如何向应用代码提供 HTTP 上下文，以及开发人员如何访问 URI、标头和正文都有精确的规范。 NGINX Unit 提供了几种语言模块，实现了 NGINX Unit 的路由器和应用运行时之间的接口层。

NGINX Unit 的 WebAssembly 语言模块在 WebAssembly 运行时和路由器进程之间提供了类似的接口层。 WebAssembly 沙盒的线性内存使用当前请求的 HTTP 上下文进行初始化，并将最终确定的响应发送回路由器以传输到客户端。

沙盒执行环境由Wasmtime运行时提供。 下图说明了 HTTP 请求从客户端、通过路由器到 Wasmtime 执行的 WebAssembly 模块的流程。

在 NGINX Unit 上运行 WebAssembly 模块

配置 NGINX Unit 来执行 WebAssembly 模块与配置任何其他语言一样简单。 在下面的配置片段中，有一个名为helloworld的应用具有以下属性：

• 类型定义要为该应用加载的语言模块
• 模块指向已编译的 WebAssembly 字节码
• access是 Wasmtime 运行时的一项功能，使应用能够访问沙盒之外的资源
• request_handler 、 malloc_handler和free_handler与将 HTTP 上下文传输到 Wasmtime 的 SDK 函数相关（下一节将详细介绍）

{
“应用”：{
“你好世界”：{
“类型”：“wasm”，
“模块”：“/path/to/wasm_module.wasm”，
“使用权”：{
“文件系统”：[
“/tmp”
“/var/tmp”
]
}，
“request_handler”：“luw_request_handler”，
"malloc_handler":"luw_malloc_handler",
"free_handler":"luw_free_handler"
}
}
}

在 WebAssembly 沙箱中查找 HTTP 上下文

如上所述，NGINX Unit 的 WebAssembly 语言模块使用当前请求的 HTTP 上下文初始化 WebAssembly 执行沙箱。 许多编程语言运行时都会提供对 HTTP 元数据的本机、直接访问，但 WebAssembly 并不存在这样的标准。

我们希望WASI-HTTP标准最终能够满足这一需求，但与此同时，我们为 Rust 和 C 提供了一个软件开发工具包 (SDK) 。Unit-Wasm SDK 可以轻松编写编译为 WebAssembly 并在 NGINX Unit 上运行的 Web应用和 API。 在我们的WebAssembly 操作指南中，您可以探索开发环境和构建步骤。

尽管我们的愿景和愿望是实现 WebAssembly 作为通用运行时的潜力，但使用此 SDK 构建的应用只能在 NGINX Unit 上运行。 这就是我们引入 WebAssembly 支持作为技术预览的原因——我们希望尽快用 WASI-HTTP 支持取代它。

尝试技术预览

该技术预览版旨在展示服务器端 WebAssembly 的潜力，同时提供一个用于运行 Web应用的轻量级服务器。 请以“尝试一下”的心态来对待它 - 进行试验并向我们提供反馈。 我们很乐意通过NGINX Community Slack或NGINX Unit GitHub repo听到您的声音。

首先，安装NGINX Unit并跳转到WebAssembly 的操作指南