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5分で理解するWebAssembly
のWebの外の話
PHPはマイコンの夢を⾒るか？
うすゆき
PHPerKaigi 2024 Day1(⅜) Track A ルーキーズLT 17:05~
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うすゆき
来月から社会人！
去年は当日スタッフ！
PHP4.1.2 < 年齢 < PHP4.1.1
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PHPを様々な場所で動かしてぇ
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でも，環境差異が……
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OS, アーキテクチャ, etc…
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過去のカンファレンスで
WebAssembly(以後Wasm)を使って
PHPをブラウザで動かす登壇がある……
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しかも，
Wasmは実行環境に依存せず
Webの外でも動くらしい
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Wasm
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まずはWasmの原典へ……
“Bringing the Web up to Speed with WebAssembly”
Andreas Haas et al.
Google, MicroSoft, Apple, Mozillaの共著論文
Introductionに
Wasmの要件(should have)が書かれている
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Should have
1. Safe, fast, and portable semantics
a. safe to execute
b. fast to execute
c. language-, hardware-, and platform-independent
d. deterministic and easy to reason about
e. simple interoperability with the Web platform
2. Safe and efficient representation
a. compact and easy to decode
b. easy to validate and compile
c. easy to generate for producers
d. streamable and parallelizable
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Should have
1. Safe, fast, and portable semantics
a. safe to execute
b. fast to execute
c. language-, hardware-, and platform-independent
d. deterministic and easy to reason about
e. simple interoperability with the Web platform
2. Safe and efficient representation
a. compact and easy to decode
b. easy to validate and compile
c. easy to generate for producers
d. streamable and parallelizable
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language-, hardware-, and
platform-independent
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language-, hardware-, and
platform-independent
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language-independent
C/C++
Wasm
Rust Go Java
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コンパイラ
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language-, hardware-, and
platform-independent
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hardware-, and platform-independent
OS
Wasm
Wasmランタイム
ISA
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hardware-, and platform-independent
OS
WebAssembly
Wasmランタイム
ISA
Webブラウザ，CLI，埋め込み向けの
Wasmランタイムが存在！
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Wasmの仕様を見てみる
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より詳しく知りたい方は
PHPerKaigi 2024 Day1 14:40~ TrackA
“WebAssembly を理解する 〜VM の作成を通して〜 by nsfisis”
の方を御覧いただきたいです🙏
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名前 型
i32, i64 整数(32bit, 64bit)
f32,f64 浮動小数点数(32bit, 64bit)
(memory) (線形メモリ)
※⼀部のランタイムではVector型や参照型,複数値をサポート
Wasmの型
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名前 型
i32, i64 整数(32bit, 64bit)
f32,f64 浮動小数点数(32bit, 64bit)
(memory) (線形メモリ)
※⼀部のランタイムではVector型や参照型,複数値をサポート
数値は扱える
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Wasmの型
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名前 型
i32, i64 整数(32bit, 64bit)
f32,f64 浮動小数点数(32bit, 64bit)
(memory) (線形メモリ)
※⼀部のランタイムではVector型や参照型,複数値をサポート
それ以外は線形メモリで表現
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Wasmの型
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(func
i32.const 1
(if
(then
i32.const 1
call $log
)
(else
i32.const 0
call $log
)
)
)
⾼級⾔語っぽいシンタックス
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ミニマムな仕様
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ミニマムな仕様
Wasm単体では標準出力すらできない！
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Wasm単体では標準出力すらできない！
機能を外部から注入して動作
ミニマムな仕様
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具体例
Wasm
(import "env" "print" (func $print ( param i32)))
;;中略
call $print
JavaScript
let memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 1 });
let importObject = {
env: {
buffer: memory,
print: function (len) {
// printする関数の実装
import命令でランタイムから関数などを受け取れる！
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Wasm
(import "env" "print" (func $print ( param i32)))
;;中略
call $print
JavaScript
let memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 1 });
let importObject = {
env: {
buffer: memory,
print: function (len) {
// printする関数の実装
←call命令で呼び出し可能！
具体例
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(import "env" "print" (func $print ( param i32)))
;;中略
call $print
Wasm
JavaScript
let memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 1 });
let importObject = {
env: {
buffer: memory,
print: function (len) {
// printする関数の実装
具体例
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(import "env" "print" (func $print ( param i32)))
;;中略
call $print
Wasm
JavaScript
let memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 1 });
let importObject = {
env: {
buffer: memory,
print: function (len) {
// printする関数の実装
具体例
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(import "env" "print" (func $print ( param i32)))
;;中略
call $print
Wasm
JavaScript
let memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 1 });
let importObject = {
env: {
buffer: memory,
print: function (len) {
// printする関数の実装
具体例
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language-, hardware-, and
platform-independent
の仕組みこそが
を実現
(import "env" "print" (func $print ( param i32)))
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環境依存の処理はWasmの外！
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5分で理解するWebAssembly
のWebの外の話
PHPはマイコンの夢を⾒るか？
うすゆき
環境に依存しないWasmの仕様によって！
が可能に！
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めでたしめでたし
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これまでOSが提供してくれた標準出力等を
自前で用意するの
大変すぎでは！？
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この問題は
先人が解決済み
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1. Webブラウザ, JSランタイムの場合
2. CLI向けのWasmランタイムの場合
解決手法は実行場所により異なる
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1. Webブラウザ, JSランタイムの場合
2. CLI向けのWasmランタイムの場合
解決手法は実行場所により異なる
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1. Webブラウザ, JSランタイムの場合
Wasmコンパイル時に
対応するJSを一緒に生成するツール
が存在
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C/C++コード
Wasm
対応するJavaScript
(グルーコード)
Emscripten
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1. Webブラウザ, JSランタイムの場合
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Emscriptenと開発者の努力で
などがブラウザで動いている
● PHP Playground
● WordPress
● Dockerコンテナ
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Emscriptenでphp/php-srcも
ビルドできる！
ビルドされたwasmを見てみる
PHPインタプリタ
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システムコールっぽいものが出てくる
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システムコールっぽいものが出てくる
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Emscriptenは
システムコールをJSで実装
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Wasmはなんかすごいアセンブリ
つまり
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Wasmはなんかすごいアセンブリ
Emscriptenなどのコンパイラが大活躍！
つまり
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1. Webブラウザ, JSランタイムの場合
2. CLI向けのWasmランタイムの場合
解決手法は実行場所により異なる
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2. CLI向けのWasmランタイムの場合
(基本的に)JSが使えない
ランタイム側に予め実装←インターフェースは標準化
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CLI版Wasmのインターフェース仕様
1. WASI Preview1
2. WASI Preview2
3. WASIX
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2. CLI向けのWasmランタイムの場合
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1. WASI Preview1
2. WASI Preview2
3. WASIX
● Wasmer社が独自に仕様定義
● POSIX互換の関数群
● いろいろできる
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● Bytecode Allianceが標準化
● 脱POSIX風味
● HTTP通信までサポート
● Bytecode Allianceが標準化
● POSIX風味がある
● 標準出力など一部のみの定義
時間の都合上，割愛！！！！！
2. CLI向けのWasmランタイムの場合
CLI版Wasmのインターフェース仕様
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Wasmの仕様と実装
WebAssembly仕様
(Version1, Version2)
W3C
仕
様
実
装
Webブラウザ
Chrome, Safari,
Firefox…
Wasmインタプリタ
(CLI)
Wasmtime, Wasmer,
wazero, Wasm3, …
JSランタイム
Node.js, Deno,
Bun, …
Wasmインタプリタ
(CLI)
Wasmtime, Wasmer,
wazero, Wasm3, …
Webブラウザ
Chrome, Safari,
Firefox…
Wasmランタイム
(CLI)
Wasmtime, Wasmer,
wazero, Wasm3, …
JSランタイム
Node.js, Deno,
Bun, …
Wasmランタイム
(埋め込み)
Wasmtime, Wasmer,
wazero, Wasm3, …
WASIXの仕様
Wasmer
WASIの仕様
Bytecode Alliance
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2. CLI向けのWasmランタイムでの対処
1. WASI Preview1
2. WASI Preview2
3. WASIX
WASI Preview1に対応した
php/php-srcのWasm版が存在
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PHPインタプリタ
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vmware-labs/webassembly-language-runtimes
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vmware-labs/webassembly-language-runtimes
複数のCLI Wasmランタイムで起動を確認！
wasmtime
Wasm3
wazero
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ファイルを指定しての実行はできない
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vmware-labs/webassembly-language-runtimes
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対話モードでechoできることを確認！
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vmware-labs/webassembly-language-runtimes
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vmware-labs/webassembly-language-runtimes
複数のCLI Wasmランタイムで起動を確認！
wasmtime
Wasm3
wazero
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vmware-labs/webassembly-language-runtimes
複数のCLI Wasmランタイムで起動を確認！
wasmtime
Wasm3
wazero
マイコンでも動く！
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5分で理解するWebAssembly
のWebの外の話
PHPはマイコンの夢を⾒るか？
うすゆき
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php/php-srcのWASI版Wasmを
マイコンに書き込んでみる……
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PHPインタプリタ
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手元のマイコン(ESP32-S3)では
容量オーバー……
(サイズ小さくするのは難しい)
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PHPはまだマイコンの夢は見れない
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でもphp/php-srcは
Wasmを通じて
いろいろな場所で動く
世界になってきた！
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PHPインタプリタ
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でもphp/php-srcは
Wasmを通じて
いろいろな場所で動く
世界になってきた！
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x86, x86_64, ARM, RISC-V, PowerPC, MIPS, Xtensa, ARC32, ...
Linux, Windows, OS X, FreeBSD, Android, iOS
ブラウザ，スマホ，PC，マイコン
PHPインタプリタ
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ご清聴ありがとうございました！
1. Andreas Haas et al.“Bringing the web up to speed with WebAssembly”, PLDI 2017: Proceedings
of the 38th ACM SIGPLAN Conference on Programming Language Design and Implementation,
pp.185–200, 2017
2. Rick Battagline, 株式会社クイープ.“入門WebAssembly”, 翔泳社, 2021
3. WebAssembly Community Group.“WebAssembly Specification”. WebAssembly 2.0 (Draft
2024-03-05). 2024-03-07. https://webassembly.github.io/spec/core/binary/modules.html
4. 永野(@glassmonekey) .“PHPをブラウザで動かす技術”, PHPerKaigi2023 day0 Track B
5. Philip Kindred Dick，浅倉 久志.“アンドロイドは電気羊の夢を見るか？”,早川書房 ,1977
参考⽂献
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