RustでWasm Runtimeを書いた in UV_Study

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RustでWasm Runtimeを書いた

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Wasm(WebAssembly)をご存知ですか？

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https://developer.mozilla.org/ja/docs/WebAssembly より

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Wasmは...   ブラウザでも動く仮想命令セット

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命令セットはCPU命令の集まり x86・ARMなどがある

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仮想命令セットは CPUに依存しない命令セット

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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

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Wasmの仮想命令セットは   ただのバイトコード

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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

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No content

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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）

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Wasm Runtimeはスタックベースの仮想マシン

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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

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デモ

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*.wasmが実行されるまでの流れ

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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

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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

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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

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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

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命令処理の実装を説明する前に…

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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

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これをRustで表現する

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*OTUSVDUJPO   8BTNͷ໋ྩ܈ 7BMVF   8BTNͰѻ͑Δ஋   J΍JɺGͳͲ 3VOUJNFTUBDL   ॲཧ࣌ͷ஋Λอ࣋͢Δ഑ྻ 3VOUJNFFYFDVUF   ໋ྩΛॲཧ͢Δؔ਺ QD   ϓϩάϥϜΧ΢ϯλ   ࣍ͷ໋ྩͷ൪஍ʢΠϯσοΫεʣ

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'SBNF   ؔ਺ͷݺͼग़͠ͷ౓ʹੜ੒͢Δ     ྫ͑͹ɺ" # ͷΑ͏ͳؔ਺ݺͼग़͠   ͕͋Δ৔߹ɺ" ͷॲཧதʹ# ͷ໋ྩΛ   ॲཧ͠ɺͦΕ͕ऴΘͬͨΒ" ʹ໭Δࡍʹ   " ͷQDʹ໭͢ඞཁ͕͋Δ   ؔ਺͝ͱʹQDͱ໋ྩΛ·ͱΊͯ'SBNFͰ   ؅ཧ͢Δ͜ͱͰɺݺͼग़͠ݩʹ໭Δͱ͖   ͷॲཧ͸'SBNFΛ੾Γସ͑Δ͚ͩͰࡁΉ

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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

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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

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ありがとうございました