Docker + WebAssembly 集成簡介

作者：k8s技術圈 2022-10-28 16:57:18

WebAssembly，通常簡稱為 Wasm，是一種相對較新的技術，它允許你編譯用 40 多種語言（包括 Rust、C、C++、JavaScript 和 Golang）編寫的應用程序代碼，并在沙盒環境中運行它。

Docker+Wasm 的技術預覽版現在已經發布了，Wasm 最近引起了很多轟動，該功能將使你更容易快速構建針對 Wasm 運行時的應用程序。

作為本次發布的一部分，我們也很高興地宣布 Docker 將作為投票成員加入字節碼聯盟^[1]，字節碼聯盟是一個非營利組織，致力于在 WebAssembly 和 WebAssembly 系統接口（WASI）等標準的基礎上，創建安全的新軟件基礎。

什么是 Wasm?

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

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

但是由于 WebAssembly 系統接口（WASI）的存在，Wasm 正在迅速向瀏覽器之外擴展，Vercel、Fastly、Shopify 和 Cloudflare 等公司支持使用 Wasm 在邊緣運行代碼，而 Fermyon 正在構建一個平臺，以在云上運行 Wasm 微服務。

為什么是 Docker？

在 Docker，我們的目標是通過克服應用程序開發的復雜性，來幫助開發人員將他們的想法變為現實。無論底層技術如何，我們都努力使構建、共享和運行你的應用程序變得更容易。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者的生活更輕松，并被公認為是第一大最受喜愛的開發者工具。

我們將 Wasm 視為 Linux 容器的補充技術[3]，開發人員可以根據使用情況選擇使用哪種技術（或兩者都使用！）。隨著社區探索 Wasm 的可能性，我們希望幫助使 Wasm 應用程序更容易開發、構建和運行，使用你所熟悉和喜愛的經驗和工具。

如何獲取預覽版？

你是否已經準備好開始來親自嘗試了嗎？很好！但在此之前，你需要記住幾個注意事項：

重要事項 #1：這是 Docker Desktop 的技術預覽版本，可能無法按預期工作，請務必在繼續之前備份你的容器和鏡像。
重要事項 #2：該預覽版啟用了 containerd 鏡像存儲，并且不能被禁用。如果您當前未使用 containerd 鏡像存儲，則將無法訪問預先存在的鏡像和容器。

你可以在下面下載 Docker Desktop 的技術預覽版本：

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！這是一個早期的技術預覽版本，我們仍在努力使體驗盡可能流暢，但這里有一些你應該注意的事情：

當中斷時，Docker Compose 可能無法干凈退出。

解決方法：通過向 docker-compose 進程發送SIGKILL（killall -9 docker-compose）來清理它們。

推送到 Hub 可能會出現錯誤，類似于這樣的錯誤信息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 中運行 docker login。

使用

首先，我們需要提醒你，由于這是一個技術預覽，事情可能會很快發生變化，但這是它目前的工作方式。

我們正在利用我們最近的工作，將鏡像管理遷移到 containerd，因為它提供了使用與 OCI 兼容的工件和 containerd shims 的能力。
我們與WasmEdge^[11] 合作創建了一個 containerd shim。此 shim 從 OCI 工件中提取 Wasm 模塊并使用 WasmEdge 運行時運行它。
我們添加了對聲明 Wasm 運行時的支持，這將允許使用這個新的 shim。

使用 docker run 啟動 Wasm 應用

安裝預覽版后，我們可以運行以下命令來啟動一個 Wasm 示例應用程序：

$ 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 - 這會通知 Docker 引擎，我們要使用 Wasm containerd shim，而不是標準的 Linux 容器運行時
--platform=wasi/wasm32 – 這指定了我們要使用的鏡像的架構，通過利用 Wasm 架構，我們不需要為不同的架構構建單獨的鏡像，Wasm 運行時將做最后一步，將 Wasm 二進制文件轉換為機器指令。

拉取鏡像后，運行時讀取鏡像的 ENTRYPOINT 來定位并提取 Wasm 模塊。然后該模塊被加載到 Wasm 運行時中，啟動并配置網絡。現在我們的機器上運行了一個 Wasm 應用程序！

該示例應用是一個簡單的 Web 服務器，它會顯示 Hello world！并將數據回顯給我們，為了驗證它是否正常工作，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

將數據發送到 echo 端點，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"}

要刪除應用程序，可以像執行任何其他 Docker 服務一樣刪除它：

$ docker rm -f wasm-example

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

使用 Compose 啟動 Wasm 應用

同樣的我們也可以使用 Docker Compose 來運行 Wasm 應用，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該應用：

$ docker compose up

使用 Wasm 運行多服務應用程序

網絡的工作方式與你對 Linux 容器的預期相同，讓你可以靈活地將 Wasm 應用與其他容器化工作負載（例如數據庫）組合在單個應用程序堆棧中。

在以下示例中，Wasm 應用程序利用了在容器中運行的 MariaDB 數據庫。

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.

導航到項目根目錄并使用 Docker Compose 啟動項目。

$ 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

在另一個終端中，我們可以看到創建的 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，操作系統和架構的組合。

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

在http://localhost:8090 打開網站并創建一些示例訂單，所有這些都是與 Wasm 服務器交互。
完成后，在你啟動應用程序的終端中按 Ctrl+C 將所有內容刪除。

構建和推送 Wasm 模塊

創建一個構建 Wasm 應用程序的 Dockerfile，當然這取決于你使用的語言。
在 Dockerfile 的單獨階段中，提取模塊并將其設置為ENTRYPOINT。

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

構建并推送指定wasi/wasm32 架構的鏡像，Buildx 使這在單個命令中變得容易。

$ 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，包括縮短開發人員反饋循環和可能的生產路徑。

參考鏈接

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

參考資料

[1]字節碼聯盟: https://bytecodealliance.org/。

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

[3]Linux 容器的補充技術: 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。

責任編輯：姜華來源： k8s技術圈

Docker Wasm