docker + WebAssembly 集成簡介

作者：k8s技術(shù)圈 2022-10-28 16:57:18
云計(jì)算
云原生 WebAssembly，通常簡稱為 Wasm，是一種相對(duì)較新的技術(shù)，它允許你編譯用 40 多種語言（包括 Rust、C、C++、JavaScript 和 Golang）編寫的應(yīng)用程序代碼，并在沙盒環(huán)境中運(yùn)行它。

Docker+Wasm 的技術(shù)預(yù)覽版現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布了，Wasm 最近引起了很多轟動(dòng)，該功能將使你更容易快速構(gòu)建針對(duì) Wasm 運(yùn)行時(shí)的應(yīng)用程序。

作為本次發(fā)布的一部分，我們也很高興地宣布 Docker 將作為投票成員加入字節(jié)碼聯(lián)盟^[1]，字節(jié)碼聯(lián)盟是一個(gè)非營利組織，致力于在 WebAssembly 和 WebAssembly 系統(tǒng)接口（WASI）等標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建安全的新軟件基礎(chǔ)。

什么是 Wasm?

WebAssembly^[2]，通常簡稱為 Wasm，是一種相對(duì)較新的技術(shù)，它允許你編譯用 40 多種語言（包括 Rust、C、C++、JavaScript 和 Golang）編寫的應(yīng)用程序代碼，并在沙盒環(huán)境中運(yùn)行它。

最初的用例主要是在 Web 瀏覽器中運(yùn)行本地代碼，例如 Figma、AutoCAD 和 Photoshop。而實(shí)際上，fastq.bio 將其基于 Web 的 DNA 序列質(zhì)量分析儀轉(zhuǎn)換為 Wasm 時(shí)，速度提高了 20 倍。迪士尼在 Wasm 之上構(gòu)建了他們的 Disney+ 應(yīng)用程序開發(fā)工具包。瀏覽器的好處是顯而易見的。

但是由于 WebAssembly 系統(tǒng)接口（WASI）的存在，Wasm 正在迅速向?yàn)g覽器之外擴(kuò)展，Vercel、Fastly、Shopify 和 Cloudflare 等公司支持使用 Wasm 在邊緣運(yùn)行代碼，而 Fermyon 正在構(gòu)建一個(gè)平臺(tái)，以在云上運(yùn)行 Wasm 微服務(wù)。

為什么是 Docker？

在 Docker，我們的目標(biāo)是通過克服應(yīng)用程序開發(fā)的復(fù)雜性，來幫助開發(fā)人員將他們的想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。無論底層技術(shù)如何，我們都努力使構(gòu)建、共享和運(yùn)行你的應(yīng)用程序變得更容易。通過讓所有人都可以使用容器，我們證明了我們有能力讓開發(fā)者的生活更輕松，并被公認(rèn)為是第一大最受喜愛的開發(fā)者工具。

我們將 Wasm 視為 Linux 容器的補(bǔ)充技術(shù)[3]，開發(fā)人員可以根據(jù)使用情況選擇使用哪種技術(shù)（或兩者都使用！）。隨著社區(qū)探索 Wasm 的可能性，我們希望幫助使 Wasm 應(yīng)用程序更容易開發(fā)、構(gòu)建和運(yùn)行，使用你所熟悉和喜愛的經(jīng)驗(yàn)和工具。

如何獲取預(yù)覽版？

你是否已經(jīng)準(zhǔn)備好開始來親自嘗試了嗎？很好！但在此之前，你需要記住幾個(gè)注意事項(xiàng)：

• 重要事項(xiàng) #1：這是 Docker Desktop 的技術(shù)預(yù)覽版本，可能無法按預(yù)期工作，請務(wù)必在繼續(xù)之前備份你的容器和鏡像。
• 重要事項(xiàng) #2：該預(yù)覽版啟用了 containerd 鏡像存儲(chǔ)，并且不能被禁用。如果您當(dāng)前未使用 containerd 鏡像存儲(chǔ)，則將無法訪問預(yù)先存在的鏡像和容器。

你可以在下面下載 Docker Desktop 的技術(shù)預(yù)覽版本：

• macOS Apple Silicon^[4]
• macOS Intel^[5]
• Windows AMD64^[6]
• Linux Arm64 (deb^[7])
• Linux AMD64 (deb^[8], rpm^[9], tar^[10])

是否有一些限制？

是的！這是一個(gè)早期的技術(shù)預(yù)覽版本，我們?nèi)栽谂κ贵w驗(yàn)盡可能流暢，但這里有一些你應(yīng)該注意的事情：

1. 當(dāng)中斷時(shí)，Docker Compose 可能無法干凈退出。

• 解決方法：通過向 docker-compose 進(jìn)程發(fā)送SIGKILL（killall -9 docker-compose）來清理它們。

1. 推送到 Hub 可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，類似于這樣的錯(cuò)誤信息server message: insufficient_scope: authorization failed，即使在使用 Docker Desktop 登錄后也是如此。

• 解決方法：在 CLI 中運(yùn)行 docker login。

使用

首先，我們需要提醒你，由于這是一個(gè)技術(shù)預(yù)覽，事情可能會(huì)很快發(fā)生變化，但這是它目前的工作方式。

1. 我們正在利用我們最近的工作，將鏡像管理遷移到 containerd，因?yàn)樗峁┝耸褂门c OCI 兼容的工件和 containerd shims 的能力。
2. 我們與WasmEdge^[11] 合作創(chuàng)建了一個(gè) containerd shim。此 shim 從 OCI 工件中提取 Wasm 模塊并使用 WasmEdge 運(yùn)行時(shí)運(yùn)行它。
3. 我們添加了對(duì)聲明 Wasm 運(yùn)行時(shí)的支持，這將允許使用這個(gè)新的 shim。

使用 docker run 啟動(dòng) Wasm 應(yīng)用

安裝預(yù)覽版后，我們可以運(yùn)行以下命令來啟動(dòng)一個(gè) Wasm 示例應(yīng)用程序：

$ docker run -dp 8080:8080 --name=wasm-example --runtime=io.containerd.wasmedge.v1 --platform=wasi/wasm32 michaelirwin244/wasm-example

可以看到有一些參數(shù)可能不是很熟悉，讓我們來解釋下它們的作用。

• --runtime=io.containerd.wasmedge.v1 - 這會(huì)通知 Docker 引擎，我們要使用 Wasm containerd shim，而不是標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 容器運(yùn)行時(shí)
• --platform=wasi/wasm32 – 這指定了我們要使用的鏡像的架構(gòu)，通過利用 Wasm 架構(gòu)，我們不需要為不同的架構(gòu)構(gòu)建單獨(dú)的鏡像，Wasm 運(yùn)行時(shí)將做最后一步，將 Wasm 二進(jìn)制文件轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令。

拉取鏡像后，運(yùn)行時(shí)讀取鏡像的 ENTRYPOINT 來定位并提取 Wasm 模塊。然后該模塊被加載到 Wasm 運(yùn)行時(shí)中，啟動(dòng)并配置網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在我們的機(jī)器上運(yùn)行了一個(gè) Wasm 應(yīng)用程序！

該示例應(yīng)用是一個(gè)簡單的 Web 服務(wù)器，它會(huì)顯示 Hello world！ 并將數(shù)據(jù)回顯給我們，為了驗(yàn)證它是否正常工作，讓我們首先查看日志。

$ docker logs wasm-example
Server is now running

我們可以通過打開 http://localhost:8080 或使用 curl 來獲取 Hello world 消息。

$ curl localhost:8080
Hello world from Rust running with Wasm! Send POST data to /echo to have it echoed back to you

將數(shù)據(jù)發(fā)送到 echo 端點(diǎn)，我們可以使用 curl 命令：

$ curl localhost:8080/echo -d '{"message":"Hi there"}' -H "Content-type: application/json"
{"message":"Hi there"}

要?jiǎng)h除應(yīng)用程序，可以像執(zhí)行任何其他 Docker 服務(wù)一樣刪除它：

$ docker rm -f wasm-example

新的集成意味著你可以在 Linux 容器旁邊運(yùn)行 Wasm 應(yīng)用程序（甚至使用 Compose）。

使用 Compose 啟動(dòng) Wasm 應(yīng)用

同樣的我們也可以使用 Docker Compose 來運(yùn)行 Wasm 應(yīng)用，如下所示的 Compose 文件：

services:
  app:
    image: michaelirwin244/wasm-example
    platform: wasi/wasm32
    runtime: io.container.wasmedge.v1
    ports:
      - 8080:8080

然后使用如下所示的命令即可啟動(dòng)該應(yīng)用：

$ docker compose up

使用 Wasm 運(yùn)行多服務(wù)應(yīng)用程序

網(wǎng)絡(luò)的工作方式與你對(duì) Linux 容器的預(yù)期相同，讓你可以靈活地將 Wasm 應(yīng)用與其他容器化工作負(fù)載（例如數(shù)據(jù)庫）組合在單個(gè)應(yīng)用程序堆棧中。

在以下示例中，Wasm 應(yīng)用程序利用了在容器中運(yùn)行的 MariaDB 數(shù)據(jù)庫。

1. Clone 示例倉

$ git clone https://github.com/second-state/microservice-rust-mysql.git
Cloning into 'microservice-rust-mysql'...
remote: Enumerating objects: 75, done.
remote: Counting objects: 100% (75/75), done.
remote: Compressing objects: 100% (42/42), done.
remote: Total 75 (delta 29), reused 48 (delta 14), pack-reused 0
Receiving objects: 100% (75/75), 19.09 KiB | 1.74 MiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (29/29), done.

1. 導(dǎo)航到項(xiàng)目根目錄并使用 Docker Compose 啟動(dòng)項(xiàng)目。

$ cd microservice-rust-mysql
$ docker compose up
 [+] Running 0/1
 ? server Warning                                                                                                  0.4s
 [+] Building 4.8s (13/15)
 ...
 microservice-rust-mysql-db-1      | 2022-10-19 19:54:45 0 [Note] mariadbd: ready for connections.
 microservice-rust-mysql-db-1      | Version: '10.9.3-MariaDB-1:10.9.3+maria~ubu2204'  socket: '/run/mysqld/mysqld.sock'  port: 3306  mariadb.org binary distribution

在另一個(gè)終端中，我們可以看到創(chuàng)建的 Wasm 鏡像。

$ docker images
 REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
 server       latest    2c798ddecfa1   2 minutes ago   3MB

檢查鏡像顯示鏡像是否具有 wasi/wasm32 平臺(tái)，操作系統(tǒng)和架構(gòu)的組合。

$ docker image inspect server | grep -A 3 "Architecture"
         "Architecture": "wasm32",
         "Os": "wasi",
         "Size": 3001146,
         "VirtualSize": 3001146,

1. 在http://localhost:8090 打開網(wǎng)站并創(chuàng)建一些示例訂單，所有這些都是與 Wasm 服務(wù)器交互。
2. 完成后，在你啟動(dòng)應(yīng)用程序的終端中按 Ctrl+C 將所有內(nèi)容刪除。

構(gòu)建和推送 Wasm 模塊

1. 創(chuàng)建一個(gè)構(gòu)建 Wasm 應(yīng)用程序的 Dockerfile，當(dāng)然這取決于你使用的語言。
2. 在 Dockerfile 的單獨(dú)階段中，提取模塊并將其設(shè)置為ENTRYPOINT。

FROM scratch
 COPY --from=build /build/hello_world.wasm /hello_world.wasm
 ENTRYPOINT [ "hello_world.wasm" ]

1. 構(gòu)建并推送指定wasi/wasm32 架構(gòu)的鏡像，Buildx 使這在單個(gè)命令中變得容易。

$ docker buildx build --platform wasi/wasm32 -t username/hello-world .
 ...
 => exporting to image                                                                             0.0s
 => => exporting layers                                                                            0.0s
 => => exporting manifest sha256:2ca02b5be86607511da8dc688234a5a00ab4d58294ab9f6beaba48ab3ba8de56  0.0s
 => => exporting config sha256:a45b465c3b6760a1a9fd2eda9112bc7e3169c9722bf9e77cf8c20b37295f954b    0.0s
 => => naming to docker.io/username/hello-world:latest                                            0.0s
 => => unpacking to docker.io/username/hello-world:latest                                         0.0s
docker push username/hello-world

Wasm 和 Docker 的下一步

Wasm 正在快速成長和發(fā)展，包括探索如何支持多線程、垃圾收集等。還有許多仍待解決的問題，包括縮短開發(fā)人員反饋循環(huán)和可能的生產(chǎn)路徑。

參考鏈接

• https://www.docker.com/blog/docker-wasm-technical-preview/。
• https://docs.docker.com/desktop/wasm/。

參考資料

[1]字節(jié)碼聯(lián)盟: https://bytecodealliance.org/。

[2]WebAssembly: https://webassembly.org/。

[3]Linux 容器的補(bǔ)充技術(shù): https://www.docker.com/blog/why-containers-and-webassembly-work-well-together/。

[4]macOS Apple Silicon: https://dockr.ly/3sf56vH。

[5]macOS Intel: https://dockr.ly/3VF6uFB。

[6]Windows AMD64: https://dockr.ly/3ShlsP0。

[7]Linux Arm64 deb: https://dockr.ly/3TDcjRV。

[8]Linux AMD64 deb: https://dockr.ly/3TgpWH8。

[9]Linux AMD64 rpm: https://dockr.ly/3eG6Mvp。

[10]Linux AMD64 tar: https://dockr.ly/3yUhdCk

[11]WasmEdge: https://wasmedge.org/。

[12]路線圖: https://github.com/docker/roadmap/issues/426。

網(wǎng)頁標(biāo)題：Docker+WebAssembly集成簡介
URL鏈接：http://uogjgqi.cn/article/dpicess.html