Second State 虚拟机 0.7.0 版本支持 reference types 和 bulk memory operations。
Second State 虚拟机（SSVM）是针对服务器端应用优化的开源 WebAssembly 虚拟机实现。
- SSVM 是当今市场上最快的 WebAssembly 虚拟机之一，部分原因在于其 AOT（提前）编译器的优化。请参考将在 IEEE Software 上发表的的性能基准文件。
- 它提供与 population Web 服务框架的无缝集成，例如Node.js 和腾讯云 Serverless。
- 它完全支持 WebAssembly 系统接口（WASI），用于在服务器上进行操作系统访问。
- 它支持细颗粒度和实时按资源计费。
- 它支持非标准主机函数，以访问存储数据库、以太坊区块链和本机操作系统命令。查看有关如何访问互联网或运行 TensorFlow 推理以进行面部识别的示例。
现在，随着 SSVM 0.7.0 版本发布，SSVM 支持与服务器端应用用例相关的主流 WebAssembly 草案规范。具体而言， SSVM 0.7.0 支持 reference types 和 bulk memory operations 草拟提案。
bulk memory operations 规范相对简单明了。它将指令（操作码）添加到 WebAssembly 虚拟机，以高效地复制和移动大部分内存数据。这提高了数据密集型应用程序的运行时性能。它还使 WebAssembly 程序更易于与外部应用程序进行交互并共享内存。我们将与 rustc，LLVM 和 SOLL 等 WebAssembly 编译器项目合作，以在编译好的 WebAssembly 字节码中生成此类指令。
Reference types 提案更为复杂。本文接下来将详细解释它的含义、重要性，以及我们如何改善当今的 SSVM 开发者体验。
WASI
最重要的 WebAssembly 扩展规范之一是 WebAssembly 系统接口（WASI）。 WASI 为 WebAssembly 字节码程序提供了一种调用操作系统标准库中的函数的方法。这使 WebAssembly 程序可以访问文件系统、环境变量、随机数和其他重要函数。对于将 WebAssembly 用作浏览器沙箱外部的独立应用程序，访问操作系统服务至关重要。
如果在2008年已经有了 WASM + WASI，我们根本不需要创建 Docker。 — Docker 联合创始人 Solomon Hykes
但是，为什么止步于使用操作系统标准库呢？为什么不让 WebAssembly 程序访问基础主机系统提供的所有库函数呢？
主机函数
在许多应用场景中，不同的 WebAssembly 虚拟机实现已经可以访问其主机环境提供的各种服务。预先定义过、能够访问主机环境的 WebAssembly 函数称为“主机函数”。
- 在 JavaScript 环境中运行 WebAssembly 的 V8 引擎为 WebAssembly 字节码提供调用 JavaScript 函数的方法。浏览器内的 WebAssembly 程序经常这样做，从而与网页 DOM 和 UI 进行交互。
- 以太坊风格的WebAssembly (Ewasm) 为 WebAssembly 字节码定义主机函数接口，以访问存储在以太坊区块链上的数据，例如用户帐户、余额和区块信息。 这使 WebAssembly 成为以太坊区块链上的智能合约执行引擎。SSVM 是领先的 Ewasm 实现之一。
- 除了以太坊以外，还有许多选择 WebAssembly 作为执行引擎的区块链项目。这些项目都将区块链数据和函数作为主机函数公开给 WebAssembly。
- SSVM 支持与服务器端用例相关的多种主机函数。例如，它提供了一组主机函数来访问外部键值数据存储区（ RockDB 实例），以及执行操作系统命令的主机函数。 后者非常通用，因为它可以运行任何命令，但是牺牲了可移植性 —— WebAssembly 程序只能在安装了必要命令的主机操作系统上执行。
WASI 提出的最有趣的想法之一是“基于能力的安全性”。也就是说，你可以在实例化时声明 WebAssembly 虚拟机可以访问哪些操作系统服务。该 WebAssembly 虚拟机的安全规则集可能与运行它的操作系统用户完全不同。我们可以为主机函数调整相同的安全模型。我们可以提供丰富的主机函数选择，但是每个虚拟机实例只能访问它声明和需要的主机函数。
虽然主机函数很有用且受欢迎，但没有统一的创建标准。Reference types 规范将改变这一点。
Reference types
WebAssembly 规范的简洁性是一大优势。Webassembly 是轻量级的、非常有效，并且可以进行全面的安全性审查。但是，简单的说明也意味着功能有限。默认情况下，WebAssembly 仅支持数字作为输入和输出类型。如果没有复杂的操作来管理 WebAssembly 虚拟机内部以及与虚拟机通信的外部程序中的内存空间，你甚至无法将字符串或数组传递给 WebAssembly 程序。
这就是为什么大多数 WebAssembly 的 “hello world”教程根本没有 “hello world” 的原因。取而代之的是执行某种简单的数字运算，例如加法、乘法或生成斐波那契数列。 WebAssembly 中的 “hello world” 字符串输入非常复杂！
Reference types 提案使 WebAssembly 可以与外部应用程序交换复杂的数据类型。当然，最显而易见的用例是与主机函数交换数据！
教程
没有编译器的支持，创建 Reference type 的 demo 非常麻烦。我们写了一个详细教程来介绍创建 WebAssembly 程序的步骤，手把手教你制作其用于 reference type 的字节码，然后用 C 语言创建、编译和注册主机函数以传递这些类型的数据。
尽管几乎所有 WebAssembly 虚拟机项目都致力于支持 reference types ，但在撰写本文时，SSVM 和 wasmtime 是仅有的两个具有完整实现的项目。此处查看wasmtime demo 。 主要区别在于 wasmtime 演示了用 Rust 编写的主机函数，而 SSVM 则用 C 编写了主机函数。虽然我们喜欢 Rust，但我们相信 C 为应用程序提供了更多的库选择，例如在 GPU 和自定义硬件上进行AI 推理（inference）。
未来已来
Second State 通过尽早实施来积极支持 WebAssembly 标准。但是，像 *bulk memory operations *提案一样，应用开发者必须等待编译器工具链支持，才能充分利用 reference types 。但是，SSVM 的目标是立刻能支持丰富的主机函数。
开发者可以用 Rust、C 甚至 GO 编写本机程序，然后通过命令界面从 SSVM 调用它们。用 Rust 编写的 SSVM 程序可以将类型化的参数或二进制数据传递给命令程序。了解 SSVM 如何实现和调用 TensorFlow 命令进行人脸识别和 图片分类 。这种方法让开发者可以很容易上手并使用 SSVM 扩展。
同时，我们正在创建一个主机函数库，以执行 TensorFlow 模型并执行图像和视频操作。这些主机函数直接使用内存段与 WebAssembly 交换数据。与通用命令相比，专门的主机函数性能更高，更加可移植且更易于使用。
一旦 reference types 和 bulk memory operations 提案在编译器支持下完成，我们将移植 SSVM 主机函数，并为社区开发者提供一个为 SSVM 创建和注册主机函数的标准接口！