本文将介绍一种新的 Serverless 架构：基于 WebAsssembly 虚拟机的 Serverless 架构。通过本文，你会了解到 WebAssembly 技术、Serverless WebAssembly 架构、如何使用 Serverless WebAssembly 开发一个简单的应用程序。
先来看一个 MobileNet TensorFlow model 在 Serverless Wasm 的实例。上传一张食物照片，识别图片里的食物是什么。
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当下的 Serverless 架构
在 Serverless 架构中，开发者与用户无需关注服务器的运维与费用，而是将关注点投入在实现业务逻辑的代码上，并按实际资源使用量交费。在不降低用户体验的前提下，Serverless 极大降低了开发与运营的成本。
Serverless 云函数是今天实现互联网应用的最快捷最简单的方法。国内外各大云厂商都有自己的 Serverless 业务，或架构在系统或硬件级别的虚拟机，或建立在容器，如 Docker 之上。
这两种方法在安全与性能上各有千秋。 根据伯克利大学的 Johann Schleier-Smith 的观点，使用系统或硬件级别的虚拟机提供了最佳的隔离和安全性，但是运行很慢，并且管理起来很复杂。使用容器的方法安全性比较差，但是性能比系统级虚拟机高得多。
新兴的 Serverless Wasm 架构
除了上面两种 Serverless 架构外，还有一种新兴的方法：使用特定于应用程序的虚拟机，比如 WebAssembly（Wasm） 。
我在《为什么说软件服务的未来必然是WebAssembly？》一文中介绍过 WebAssembly 在服务端的巨大潜力。一言以概之，WebAssembly 提供了接近了接近本机代码的性能，但是依然保持着良好的安全性。
如果在 2008 年已经有了 WASM + WASI，那么我们压根无需创始 Docker 这个项目了。 Wasm 就有这么重要！服务器上的 WebAssembly 是计算的未来。 — Docker 联合创始人 Solomon Hykes
Serverless Wasm 提供了高度的抽象，用户不需要绑定自己的操作系统或软件堆栈，只需执行编译后的字节码应用程序。WebAssembly 提供了一个高级的“基于功能”的安全模型，用于访问系统资源（例如，通过WASI 规范），而不是粗粒度的操作系统级隔离。
接下来让我们以 Second State FaaS 为例，具体了解下 Serverless Wasm 架构。
Serverless Wasm 的不足之处在于，只支持能够编译为 Wasm 字节码的应用程序，目前 Rust、C、C++、AssemblyScript 是支持 Wasm 最完善的语言。 但是随着 Wasm 的生态不断完善发展，Wasm 通过 LLVM 工具链将支持更多的编程语言。
Second State FaaS 目前把重点放在了对 Rust 函数的支持。 Rust 连续5年被 Stack OverFlow 评为最受开发者欢迎的编程语言。 Rust 是安全的、高性能的，内存安全的，没有GC。
Serverless Wasm 的整个工作流是这样的：
- 使用编译工具 ssvmup 将 Rust 函数编译成 wasm 字节码
- 通过 HTTP POST 将编译好的
.wasm文件上传到 FaaS 中 - 得到返回的 wasm_id、wasm_sha256、SSVM_Usage_Key、SSVM_Admin_Key，用于管理当前的应用程序
- 最后通过 HTTP API 调用、执行 Rust 函数
Rust 函数与 Wasm 虚拟机的结合非常适合计算密集的任务，比如 AI 推理、视频转码、边缘计算等场景。
一个快速上手的例子
接下来一起用 Serverless Wasm 实现一个简单的 Hello World 示例。
工具链准备
1 使用 Docker image。 下面这个 Docker image 包含了所有需要的工具链
$ docker pull secondstate/ssvm-nodejs-starter:v2
$ docker run -p 3000:3000 --rm -it -v $(pwd):/app secondstate/ssvm-nodejs-starter:v2
(docker) # ssvmup build
... ...
2 在github 上 fork 这个repo，然后使用 GitHub 新发布的 GitHub CodeSpaces 打开 Hello World 示例。在这个 IDE 里，你可以重写 Rust 函数，然后在 terminal window 运行命令行。
3 如果你安装了 Ubuntu Linux 20.04，只需再安装 Rust 以及 ssvmup
Rust 代码
源代码可以在这里查看
下面是 Hello World 的完整 Rust 代码。 这个 Rust 函数接收一个字符串参数并返回一个字符串值。Hello 是输入参数的前缀，然后将字符串返回给函数的调用者。
use wasm_bindgen::prelude::*;
#[wasm_bindgen]
pub fn say(s: &str) -> String {
let r = String::from("hello ");
return r + s;
}
编译之前，请确保 Cargo.toml 文件声明了正确的依赖关系。
[dependencies]
wasm-bindgen = "=0.2.61"
编译并部署 Rust 函数
使用 ssvvmup 工具将 Rust 函数编译成 WebAssembly 函数。使用下面的命名行，编译好的 wasm 文件将保存在 pkg 目录中。
$ ssvmup build
将在 pkg 目录的 .wasm 文件上传到 Second State FaaS 中的 /api/executables RPC 服务端点中。上传之前，记得检查 .wasm 的文件名。
$ curl --location --request POST 'https://rpc.ssvm.secondstate.io:8081/api/executables' \
--header 'Content-Type: application/octet-stream' \
--header 'SSVM-Description: say hello' \
--data-binary '@pkg/hello_lib_bg.wasm'
.wasm 文件上传完成后，Second State FaaS 将返回 wasm_id 。wasm_id 可以访问已经部署好的 wasm 文件里的函数。
调用 FaaS 功能
现在可以通过 web 调用 Rust 函数了！RPC 服务端点在 /api/run/wasm_id/function_name ，其中 wasm_id 是刚刚部署的 Wasm 文件的 ID，function_name 是我们要在 wasm 文件中调用的函数名称。
HTTP request body 作为调用参数会传递给函数。如我们所见，这个函数采用字符串参数，因此 HTTP body 会被转换为文本字符串并传递给该函数。TTP response body 是该函数的返回字符串值。
$ curl --location --request POST 'https://rpc.ssvm.secondstate.io:8081/api/run/161/say' \
--header 'Content-Type: text/plain' \
--data-raw 'Second State FaaS'
hello Second State FaaS
Web UI
FaaS 最引人注目的用例之一是使函数充当静态网站的后端服务。下面是对此 FaaS 函数进行 AJAX 调用的 JavaScript 代码。
$.ajax({
url: "https://rpc.ssvm.secondstate.io:8081/api/run/161/say",
type: "post",
data : $('#input').val(),
contentType: "text/plain",
processData: false,
success: function (data) {
$('#result').html(data);
}
});
点击这里可以访问有 Web UI 的演示。 serverless 函数将静态函数转换为 web 应用程序。
更多资料
这样，我们就完成了 serverless wasm 的一个简单例子。如果你对 serverless wasm 感兴趣，欢迎访问 serverless wasm 网站，了解更多 serverless wasm 在 AI 推理上的应用实例与教程。
