1
;; WASM 文本格式（WAT）
2
;; 计算 (a + b) * c
3
(module
4
  (func $add_mul (param $a i32) (param $b i32) (param $c i32) (result i32)
5
    local.get $a      ;; 将 $a 压栈
6
    local.get $b      ;; 将 $b 压栈
7
    i32.add           ;; 弹出 a, b → 压入 a+b
8
    local.get $c      ;; 将 $c 压栈
9
    i32.mul           ;; 弹出 (a+b), c → 压入 (a+b)*c
10
  )
11
)

1
WASM 二进制格式：
2
┌──────────────────┐
3
│ Magic: 0x00 0x61 0x73 0x6D  │  "\0asm"
4
│ Version: 0x01 0x00 0x00 0x00 │  版本 1
5
├──────────────────┤
6
│ Type Section     │  函数类型签名
7
│ Function Section │  函数索引
8
│ Memory Section   │  内存声明
9
│ Export Section   │  导出函数
10
│ Code Section     │  函数体字节码
11
└──────────────────┘
12

13
编码特点：
14
- LEB128 变长整数：小数值用更少字节
15
- Section ID + Size + Content：自描述格式
16
- 验证在加载时完成：运行时无需再验证

1
# 安装 wasm-pack
2
cargo install wasm-pack
3

4
# 创建项目
5
cargo new --lib wasm-demo
6

7
# 编译为 WASM
8
wasm-pack build --target web

1
// 使用 WASM 模块
2
import init, { fibonacci, Calculator } from './wasm_demo.js';
3

4
async function run() {
5
    await init();
6

7
    // 调用 WASM 函数
8
    console.log(fibonacci(10));  // 55
9

10
    // 使用 WASM 对象
11
    const calc = new Calculator();
12
    calc.add(1.5);
13
    calc.add(2.5);
14
    console.log(calc.get_result());  // 4.0
15
    calc.free();  // 释放 WASM 内存
16
}
17

18
run();

1
# 使用 Emscripten 编译 C 到 WASM
2
emcc hello.c -o hello.html \
3
    -s WASM=1 \
4
    -s EXPORTED_FUNCTIONS='["_main","_add"]' \
5
    -s EXPORTED_RUNTIME_METHODS='["ccall","cwrap"]'
6

7
# C 代码
8
#include <stdio.h>
9

10
int add(int a, int b) {
11
    return a + b;
12
}
13

14
int main() {
15
    printf("Hello from WASM!\n");
16
    return 0;
17
}

1
// JavaScript 调用 C 函数
2
const add = Module.cwrap('add', 'number', ['number', 'number']);
3
console.log(add(1, 2));  // 3

1
// WASI 示例：文件操作
2
use std::fs::File;
3
use std::io::Write;
4

5
fn main() {
6
    // WASI 提供文件系统访问
7
    let mut file = File::create("output.txt").unwrap();
8
    file.write_all(b"Hello from WASM!").unwrap();
9

10
    // WASI 提供环境变量
11
    let home = std::env::var("HOME").unwrap_or("/tmp".to_string());
12
    println!("Home: {}", home);
13

14
    // WASI 提供时钟
15
    let now = std::time::SystemTime::now();
16
    println!("Current time: {:?}", now);
17
}

1
# 编译为 WASI 目标
2
rustup target add wasm32-wasi
3
cargo build --target wasm32-wasi
4

5
# 使用 Wasmtime 运行
6
wasmtime run target/wasm32-wasi/debug/demo.wasm

1
# WASM 作为 Serverless 运行时
2
# Fermyon Spin / Cloudflare Workers
3
spin.toml:
4
[[component]]
5
id = "hello"
6
source = "hello.wasm"
7
trigger = { http = { path = "/hello" } }
8

9
[component.dependencies]
10
wasi-http = "0.1"

1
Wasm-eBPF 混合架构：
2
  1. eBPF 程序在内核中运行（高性能）
3
  2. WASM 程序在用户态运行（安全沙箱）
4
  3. WASM 通过共享 Map 与 eBPF 交互
5

6
  优势：
7
  - WASM 提供安全的用户态处理
8
  - eBPF 提供内核级高性能采集
9
  - 跨平台：WASM 可以在任何运行时执行

1
;; WASM 指令编码示例
2
;; i32.add 的操作码是 0x6A
3
;; local.get 0 的编码是 0x20 0x00
4

5
;; 函数: (param i32) (result i32) -> local.get 0; i32.const 1; i32.add
6
;; 二进制编码:
7
;; 0x20 0x00    ;; local.get 0
8
;; 0x41 0x01    ;; i32.const 1 (LEB128 编码)
9
;; 0x6A         ;; i32.add
10
;; 0x0B         ;; end

1
;; CLIF IR 示例
2
;; 函数: i32 add(i32, i32)
3

4
function %add(i32, i32) -> i32 {
5
block0(v0: i32, v1: i32):
6
    v2 = iadd v0, v1
7
    return v2
8
}

1
// WASI 的能力安全模型
2
// WASM 模块只能访问被显式授权的资源
3

4
use std::fs::File;
5
use std::io::Read;
6

7
fn read_config() -> String {
8
    // 这段代码编译为 WASM 后，
9
    // 只有在运行时被授予了文件读取权限才能成功
10
    let mut file = File::open("/data/config.json").unwrap();
11
    let mut content = String::new();
12
    file.read_to_string(&mut content).unwrap();
13
    content
14
}

1
# Wasmtime 运行时权限控制
2
wasmtime run     --dir=/data::/data \        # 授予 /data 目录的只读访问
3
    --env=API_KEY=xxx \          # 传入环境变量
4
    --allow-network \            # 授予网络访问
5
    app.wasm

1
# 完整的 Rust → WASM 开发工作流
2

3
# 1. 安装工具链
4
rustup target add wasm32-unknown-unknown    # 浏览器目标
5
rustup target add wasm32-wasi               # WASI 目标
6
cargo install wasm-pack                      # 打包工具
7
cargo install wasm-bindgen-cli               # JS 绑定生成
8

9
# 2. 创建项目
10
cargo new --lib wasm-demo
11
cd wasm-demo
12

13
# 3. 添加依赖
14
cat >> Cargo.toml << 'EOF'
15
[lib]
16
crate-type = ["cdylib"]
17

18
[dependencies]
19
wasm-bindgen = "0.2"
20
EOF
21

22
# 4. 编译
23
wasm-pack build --target web     # 浏览器
24
cargo build --target wasm32-wasi # WASI
25

26
# 5. 优化 WASM 二进制
27
wasm-opt -O3 pkg/wasm_demo_bg.wasm -o pkg/wasm_demo_opt.wasm
28

29
# 6. 分析 WASM 大小
30
wasm-size pkg/wasm_demo_bg.wasm
31
wasm-objdump -h pkg/wasm_demo_bg.wasm

1
# Emscripten 完整工作流
2

3
# 1. 安装 Emscripten
4
git clone https://github.com/emscripten-core/emsdk
5
cd emsdk && ./emsdk install latest && ./emsdk activate latest
6

7
# 2. 编译 C 到 WASM
8
emcc hello.c -o hello.html -s WASM=1 -s MODULARIZE=1
9

10
# 3. 编译为 WASI 目标（使用 Clang）
11
clang --target=wasm32-wasi --sysroot=/path/to/wasi-sysroot hello.c -o hello.wasm
12

13
# 4. 运行
14
wasmtime run hello.wasm