Docker + WebAssembly 集成简介

Docker+Wasm 的技术预览版现在已经发布了，Wasm 最近引起了很多轰动，该功能将使你更容易快速构建针对 Wasm 运行时的应用程序。

作为本次发布的一部分，我们也很高兴地宣布 Docker 将作为投票成员加入字节码联盟^[1]，字节码联盟是一个非营利组织，致力于在 WebAssembly 和 WebAssembly 系统接口（WASI）等标准的基础上，创建安全的新软件基础。

什么是 Wasm?

WebAssembly^[2]，通常简称为 Wasm，是一种相对较新的技术，它允许你编译用 40 多种语言（包括 Rust、C、C++、JavaScript 和 Golang）编写的应用程序代码，并在沙盒环境中运行它。

最初的用例主要是在 Web 浏览器中运行本地代码，例如 Figma、AutoCAD 和 Photoshop。而实际上，fastq.bio 将其基于 Web 的 DNA 序列质量分析仪转换为 Wasm 时，速度提高了 20 倍。迪士尼在 Wasm 之上构建了他们的 Disney+ 应用程序开发工具包。浏览器的好处是显而易见的。

但是由于 WebAssembly 系统接口（WASI）的存在，Wasm 正在迅速向浏览器之外扩展，Vercel、Fastly、Shopify 和 Cloudflare 等公司支持使用 Wasm 在边缘运行代码，而 Fermyon 正在构建一个平台，以在云上运行 Wasm 微服务。

为什么是 Docker？

在 Docker，我们的目标是通过克服应用程序开发的复杂性，来帮助开发人员将他们的想法变为现实。无论底层技术如何，我们都努力使构建、共享和运行你的应用程序变得更容易。通过让所有人都可以使用容器，我们证明了我们有能力让开发者的生活更轻松，并被公认为是第一大最受喜爱的开发者工具。

我们将 Wasm 视为 Linux 容器的补充技术[3]，开发人员可以根据使用情况选择使用哪种技术（或两者都使用！）。随着社区探索 Wasm 的可能性，我们希望帮助使 Wasm 应用程序更容易开发、构建和运行，使用你所熟悉和喜爱的经验和工具。

如何获取预览版？

你是否已经准备好开始来亲自尝试了吗？很好！但在此之前，你需要记住几个注意事项：

• 重要事项 #1：这是 Docker Desktop 的技术预览版本，可能无法按预期工作，请务必在继续之前备份你的容器和镜像。
• 重要事项 #2：该预览版启用了 containerd 镜像存储，并且不能被禁用。如果您当前未使用 containerd 镜像存储，则将无法访问预先存在的镜像和容器。

你可以在下面下载 Docker Desktop 的技术预览版本：

• 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！这是一个早期的技术预览版本，我们仍在努力使体验尽可能流畅，但这里有一些你应该注意的事情：

1. 当中断时，Docker Compose 可能无法干净退出。

• 解决方法：通过向 docker-compose 进程发送SIGKILL（killall -9 docker-compose）来清理它们。

2. 推送到 Hub 可能会出现错误，类似于这样的错误信息server message: insufficient_scope: authorization failed，即使在使用 Docker Desktop 登录后也是如此。

• 解决方法：在 CLI 中运行 docker login。

使用

首先，我们需要提醒你，由于这是一个技术预览，事情可能会很快发生变化，但这是它目前的工作方式。

1. 我们正在利用我们最近的工作，将镜像管理迁移到 containerd，因为它提供了使用与 OCI 兼容的工件和 containerd shims 的能力。
2. 我们与WasmEdge^[11] 合作创建了一个 containerd shim。此 shim 从 OCI 工件中提取 Wasm 模块并使用 WasmEdge 运行时运行它。
3. 我们添加了对声明 Wasm 运行时的支持，这将允许使用这个新的 shim。

使用 docker run 启动 Wasm 应用

安装预览版后，我们可以运行以下命令来启动一个 Wasm 示例应用程序：

$ docker run -dp 8080:8080 --name=wasm-example --runtime=io.containerd.wasmedge.v1 --platform=wasi/wasm32 michaelirwin244/wasm-example

可以看到有一些参数可能不是很熟悉，让我们来解释下它们的作用。

• --runtime=io.containerd.wasmedge.v1 - 这会通知 Docker 引擎，我们要使用 Wasm containerd shim，而不是标准的 Linux 容器运行时
• --platform=wasi/wasm32 – 这指定了我们要使用的镜像的架构，通过利用 Wasm 架构，我们不需要为不同的架构构建单独的镜像，Wasm 运行时将做最后一步，将 Wasm 二进制文件转换为机器指令。

拉取镜像后，运行时读取镜像的 ENTRYPOINT 来定位并提取 Wasm 模块。然后该模块被加载到 Wasm 运行时中，启动并配置网络。现在我们的机器上运行了一个 Wasm 应用程序！

该示例应用是一个简单的 Web 服务器，它会显示 Hello world！ 并将数据回显给我们，为了验证它是否正常工作，让我们首先查看日志。

$ docker logs wasm-example
Server is now running

我们可以通过打开 http://localhost:8080 或使用 curl 来获取 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

将数据发送到 echo 端点，我们可以使用 curl 命令：

$ curl localhost:8080/echo -d '{"message":"Hi there"}' -H "Content-type: application/json"
{"message":"Hi there"}

要删除应用程序，可以像执行任何其他 Docker 服务一样删除它：

$ docker rm -f wasm-example

新的集成意味着你可以在 Linux 容器旁边运行 Wasm 应用程序（甚至使用 Compose）。

使用 Compose 启动 Wasm 应用

同样的我们也可以使用 Docker Compose 来运行 Wasm 应用，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启动该应用：

$ docker compose up

使用 Wasm 运行多服务应用程序

网络的工作方式与你对 Linux 容器的预期相同，让你可以灵活地将 Wasm 应用与其他容器化工作负载（例如数据库）组合在单个应用程序堆栈中。

在以下示例中，Wasm 应用程序利用了在容器中运行的 MariaDB 数据库。

1. Clone 示例仓

$ 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.

2. 导航到项目根目录并使用 Docker Compose 启动项目。

$ 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

在另一个终端中，我们可以看到创建的 Wasm 镜像。

$ docker images
 REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
 server       latest    2c798ddecfa1   2 minutes ago   3MB

检查镜像显示镜像是否具有 wasi/wasm32 平台，操作系统和架构的组合。

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

3. 在http://localhost:8090 打开网站并创建一些示例订单，所有这些都是与 Wasm 服务器交互。
4. 完成后，在你启动应用程序的终端中按 Ctrl+C 将所有内容删除。

构建和推送 Wasm 模块

1. 创建一个构建 Wasm 应用程序的 Dockerfile，当然这取决于你使用的语言。
2. 在 Dockerfile 的单独阶段中，提取模块并将其设置为ENTRYPOINT。

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

3. 构建并推送指定wasi/wasm32 架构的镜像，Buildx 使这在单个命令中变得容易。

$ 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 正在快速成长和发展，包括探索如何支持多线程、垃圾收集等。还有许多仍待解决的问题，包括缩短开发人员反馈循环和可能的生产路径。

参考链接

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

参考资料

[1]字节码联盟: https://bytecodealliance.org/。

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

[3]Linux 容器的补充技术: 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]路线图: https://github.com/docker/roadmap/issues/426。