前端高性能计算（3）：Rust -> asm.js & webassembly

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作者：magicly

https://magicly.me/fe-hpc/asmjs-and-webassembly

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前一篇我们探索了用Emscripten编译C代码到asm.js和WebAssembly，使前端代码执行速度大大提升，但是实际项目中由于C语言缺乏很多高级特性，不利于开发大型项目（说C可以开发操作系统kernel这种大型项目的同学不好意思，我没那么nb），而C++我又觉得太复杂，也没有用过C++做过大型项目，所以我最后选择了Rust。

一开始也纠结过要用Go还是Rust或者Swift的，后来发现Go目前还不支持编译到WebAssembly，Swift按理说应该可以支持的，因为都是用LLVM做的编译器，不过没有找到好的资料，好像说要自己编译LLVM去支持https://stackoverflow.com/questions/46572144/compile-swift-to-webassembly 。另外对Rust的一些特性很是喜欢，听说Rust很复杂，比较像Scala和Haskell，而偏偏我对Scala还算熟悉，也学过一下Haskell，所以决定尝试一下Rust。

https://github.com/ChristianMurphy/compile-to-web 这里可以查看目前能编译到WebAssembly的语言。

PS, 话说asm.js和Rust都是Mozilla搞的呢。

安装Rust的管理工具rustup

rustup用于安装管理Rust的相关工具，包括编译器rustc、包管理工具cargo等，支持安装不同版本比如stable, beta, nightly等以及在不同版本之间切换，类似于nvm。

curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh

安装Emscripten Rust编译器

用rustup安装最新体验版(Nightly Version)：

rustup toolchain add nightly

rustup target add wasm32-unknown-emscripten --toolchain nightly

安装cmake

根据平台自行选择：

brew install cmake                  # MacOS, brew

sudo port install cmake             # MacOS, MacPorts

sudo apt-get install cmake          # Debian Linux

安装 Emscripten

参考前一篇，或者直接执行下面命令：

wget https://s3.amazonaws.com/mozilla-games/emscripten/releases/emsdk-portable.tar.gz

tar -xvf emsdk-portable.tar.gz

cd emsdk-portable

./emsdk update

./emsdk install sdk-incoming-64bit

这一步花的时间比较久，据说要2个多小时，我是执行完命令就出去跟朋友吃饭了，所以具体时间不知道。

添加下列路径到PATH中：

~/emsdk-portable

~/emsdk-portable/clang/fastcomp/build_incoming_64/bin

~/emsdk-portable/emscripten/incoming

终端执行emcc -v检查是否安装成功。

用Webpack运行Rust

新建一个Rust/Javascript混合项目：

cargo new webasm --bin --vcs none

cd webasm

npm init

rustup override set nightly

安装Webpack, webpack-dev-server, rust-wasm-loader,

npm i -D webpack webpack-dev-server rust-wasm-loader

增加package.json脚本：

{

  "name": "webasm",

  "version": "1.0.0",

  "description": "",

  "main": "index.js",

  "scripts": {

    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1",

    "compile": "webpack --progress",

    "serve": "http-server",

    "start": "webpack-dev-server --content-base ./build"

  },

  "author": "magicly",

  "license": "ISC",

  "devDependencies": {

    "http-server": "^0.10.0",

    "rust-wasm-loader": "^0.1.2",

    "webpack": "^3.6.0",

    "webpack-dev-server": "^2.8.2"

  }

}

在build目录下新建文件index.html：

<!DOCTYE html>

<html>

<head>

<title>Hello WebAssembly</title>

</head>

<body>

< div id="container"></div>

<script src="/bundle.js"></script>

</body>

</html>

配置webpack.config.js：

module.exports = {

  entry: './src/index.js',

  output: {

    filename: 'bundle.js',

    path: __dirname + '/build',

  },

  module: {

    rules: [

      {

        test: /\.rs$/,

        use: {

          loader: 'rust-wasm-loader',

          options: {

            <span>// The path to the webpack output relative to the project root</span>

            path: '',

            release: true <span>// 没有的话性能巨差，差不多只有1/10</span>

          }

        }

      }

    ]

  },

  <span>// The .wasm 'glue' code generated by Emscripten requires these node builtins,</span>

  <span>// but won't actually use them in a web environment. We tell Webpack to not resolve those</span>

  <span>// require statements since we know we won't need them.</span>

  externals: {

    'fs': true,

    'path': true,

  }

}

新建src/main.rs文件，添加我们要从js中调用的函数：

fn main() {

println!("Hello, world!");

}

<span>// Functions that you wish to access from Javascript</span>

<span>// must be marked as no_mangle</span>

#[no_mangle]

pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {

return a + b

}

新建src/index.js，写代码加载WebAssembly模块：

const wasm = require('./main.rs')

wasm.initialize({ noExitRuntime: true }).then(module => {

  <span>// Create a Javascript wrapper around our Rust function</span>

  const add = module.cwrap('add', 'number', ['number', 'number'])



  console.log('Calling rust functions from javascript!')

  console.log(add(1, 2))

})

然后执行npm start，访问http://localhost:8080/就可以看到调用rust代码的效果了。并且还支持热更新哦，直接修改rust代码，保存，页面就能看到最新效果。

测试了一下前一篇里的代码，直接运行rust优化过的代码只需要300多ms，这个基本跟C代码一样，但是用wasm运行，居然要2.7s左右，不知道是哪里没有配置好，还是说现在Rust编译成wasm没有优化好。Rust支持WebAssembly应该还不是特别成熟，可以关注https://github.com/rust-lang/rust/issues/38804 跟进。

另外Rust有一个包https://crates.io/crates/webplatform，可以用来操作DOM，不过我目前用不到（感觉没啥用）。

Refers

https://medium.com/@ianjsikes/get-started-with-rust-webassembly-and-webpack-58d28e219635
http://zcfy.cc/article/get-started-with-rust-webassembly-and-webpack-ian-j-sikes-medium-3345.html
Compiling to the web with Rust and emscripten
Rust ⇋ JavaScript
http://www.hellorust.com/emscripten/
http://asquera.de/blog/2017-04-10/the-path-to-rust-on-the-web/
https://github.com/mrdziuban/rust-emscripten-loader
https://github.com/ballercat/wasm-loader
https://hackernoon.com/compiling-rust-to-webassembly-guide-411066a69fde
https://github.com/mbasso/awesome-wasm
https://github.com/rust-lang/rust/issues/38805
https://davidmcneil.github.io/the-rusty-web/#benchmarks
http://asmjs.org/
http://webassembly.org/
https://kripken.github.io/emscripten-site/index.html
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/WebAssembly
http://www.codepool.biz/emscripten-compile-cc-javascript.html
http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/09/asmjs_emscripten.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/25865972
https://zhuanlan.zhihu.com/p/24632251