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RustでWasm Runtimeを書いた in UV_Study
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skanehira
September 13, 2023
Programming
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RustでWasm Runtimeを書いた in UV_Study
skanehira
September 13, 2023
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Transcript
RustでWasm Runtimeを書いた
QSPGJMF \ OBNFΰϦϥ KPC< ΤϯδχΞ ձࣾܦӦ >
MJLFT< 3VTU (P 5ZQF4DSJQU %FOP 7JN 8BTN %PDLFS LT > TOT< 9 5XJUUFS IUUQTUXJUUFSDPNHPSJMMB (JU)VCIUUQTHJUIVCDPNTLBOFIJSB [FOOIUUQT[FOOEFWTLBOFIJSB > >
Wasm(WebAssembly)を ご存知ですか?
https://developer.mozilla.org/ja/docs/WebAssembly より
Wasmは... ブラウザでも動く仮想命令セット
命令セットはCPU命令の集まり x86・ARMなどがある
仮想命令セットは CPUに依存しない命令セット
RubyやJVMといった仮想マシンで動作する言語は それぞれが定義した仮想命令セットで動いている
Wasmの仮想命令セットは ただのバイトコード
00000000: 0061 736d 0100 0000 0106 0160 017f 017f .asm.......`....
00000010: 0302 0100 0707 0103 6669 6200 000a 1e01 ........fib..... 00000020: 1c00 2000 4101 4d04 7f41 0105 2000 4102 .. .A.M..A.. .A. 00000030: 6b10 0020 0041 016b 1000 6a0b 0b0a k.. .A.k..j... Wasm Runtimeで動くフィボナッチ関数のバイトコード
None
Ruby VMやJVMのような仮想マシン を実装するのと大まか同じ(はず)
Wasm Runtimeは スタックベースの仮想マシン
というわけで実装してみた https://github.com/skanehira/chibiwasm ※https://www.w3.org/TR/wasm-core-1/ の仕様まで
デモ
*.wasmが実行されるまでの流れ
1. wasmバイナリからRustのデータ構造に落とし込む 2. 1のデータ構造から実行用のデータ構造を生成する 3. Wasmのメモリの確保や命令処理などを行う
バイナリ内のデータはセクションと いう単位で別れている 例) code_section 関数の命令群 memory_section メモリサイズの定義
data_section メモリの初期データ
セクションごとのデコード処理を行う デコード処理はバイナリを読み取ってRustの構造体に変換していく
バイナリを表現したデータ構造から実行 用のデータ構造を生成 Store 実行時に必要なインスタンスを持つ 例)関数やメモリのインスタンス Runtime Store以外に、値を保持するスタックと 関数呼び出しフレームを持つ VMそのものと考えてもらってOK
stack 処理時の値を保持する call_stack 関数フレーム 関数の命令郡や引数の値、スタックポ インタなどを持つ
命令処理の実装を説明する前に…
スタックマシン 10 + 13 をスタックマシンを使って表現する場合
これをRustで表現する
*OTUSVDUJPO 8BTNͷ໋ྩ܈ 7BMVF 8BTNͰѻ͑Δ JJɺGͳͲ 3VOUJNFTUBDL
ॲཧ࣌ͷΛอ࣋͢Δྻ 3VOUJNFFYFDVUF ໋ྩΛॲཧ͢Δؔ QD ϓϩάϥϜΧϯλ ࣍ͷ໋ྩͷ൪ʢΠϯσοΫεʣ
'SBNF ؔͷݺͼग़͠ͷʹੜ͢Δ ྫ͑ɺ" # ͷΑ͏ͳؔݺͼग़͠
͕͋Δ߹ɺ" ͷॲཧதʹ# ͷ໋ྩΛ ॲཧ͠ɺͦΕ͕ऴΘͬͨΒ" ʹΔࡍʹ " ͷQDʹ͢ඞཁ͕͋Δ ؔ͝ͱʹQDͱ໋ྩΛ·ͱΊͯ'SBNFͰ ཧ͢Δ͜ͱͰɺݺͼग़͠ݩʹΔͱ͖ ͷॲཧ'SBNFΛΓସ͑Δ͚ͩͰࡁΉ
ͪͳΈʹ໋ྩͷҎ্͋Δ ͷͰϚΫϩΛۦ࣮ͯ͠ྔΛ͑ͨํ ͕ྑ͍ 3VTUͷϚΫϩ͜͏͍͏ͱ͖ʹศརͩ ͳͱࢥ͏
他にも細々とした話は↓を読んで見てください https://zenn.dev/skanehira/articles/ 2023-04-23-rust-wasm-runtime
宣伝 同人誌「作って理解 Wasm Runtimeのしくみ」を執筆中です Rustで"Hello World"を出力できるWasm RuntimeをRustで実装し ていく本になります 来年のどこかの技術書典などに出せたらと思っています
ありがとうございました