使用Pyodide和WebAssembly将Python引入Workers
内容提要
Cloudflare宣布在其Workers运行时中支持Python。Python Workers可以导入流行的Python包，无需额外的构建步骤或外部工具链。Python执行环境由Pyodide提供，它是将CPython移植到WebAssembly的一个版本。Pyodide支持动态链接，可以在Workers之间共享运行时代码。Cloudflare还添加了对Python HTTP客户端库和FastAPI框架的支持。他们实施了内存快照以改善冷启动时间，并计划进一步优化性能。使用兼容性日期和标志来管理更新并确保稳定性。Cloudflare旨在提供更多Pythonic的API，并为Python创建一个标准化的无服务器API。
延伸解读
动态链接：共享运行时的关键
Pyodide 支持动态链接，使得多个 Workers 可以共享 WebAssembly 模块，降低资源消耗。Cloudflare 在每台机器上运行数千个 Workers，共享运行时代码对于成本控制至关重要。动态链接是“按需付费”，而静态链接是“预先付费”，后者会导致每个 Worker 都携带自己的运行时副本，增加冷启动时间和内存占用。目前 Pyodide 是少数支持动态链接的 WebAssembly 语言运行时，Cloudflare 希望未来更多语言能支持动态链接。
冷启动优化：内存快照与重用
Pyodide 本身有 6.4MB，加上 Python 包，如果每次冷启动都初始化，会非常慢。Cloudflare 在部署时扫描 Worker 代码中的导入语句，执行它们并拍摄 WebAssembly 线性内存的快照，将快照与 Worker 一起部署。请求到来时，加载快照来引导 Worker，将基本 Python Worker 的冷启动时间降至 1 秒以下。未来计划创建共享快照并预加载到“预热”的隔离池中，进一步降低冷启动时间。
兼容性日期与标志：管理 Python 版本更新
Python 和 Pyodide 都有版本更新，可能包含破坏性变更。Cloudflare 使用兼容性日期和标志来管理更新：新版本 Pyodide 被置于兼容性标志之后，仅在指定日期后启用。每个 Python 版本有 5 年支持窗口，之后安全补丁停止，Worker 会自动前移到下一个最旧的 Python 版本。建议定期更新兼容性日期以保持在支持窗口内。包更新也通过类似机制管理，例如 python_3.17_packages_2025_03_01。
同步 HTTP 请求的挑战与未来
许多 Python HTTP 客户端库是同步的，但 Workers 不支持工作线程或同步 XMLHttpRequest，因此目前无法直接支持同步请求。Pyodide 贡献者正在基于 WebAssembly 的堆栈切换提案（stage 3）开发 run_sync 函数，允许阻塞等待异步操作完成。一旦就绪，将能支持同步请求，扩大兼容的 Python 包范围。目前异步库如 httpx 和 aiohttp 已通过补丁使用 Fetch API 工作。
Q&A
Cloudflare的Python Workers支持哪些流行的Python包？
Cloudflare的Python Workers支持的流行Python包包括FastAPI、Numpy、httpx等。
Pyodide在Cloudflare Workers中有什么作用？
Pyodide为Cloudflare Workers提供Python执行环境，允许直接运行Python代码而无需额外的构建步骤。
如何提高Python Workers的冷启动性能？
通过实施内存快照，Cloudflare可以在部署时预先加载Pyodide和所需的Python包，从而减少冷启动时间。
Python Workers与JavaScript Workers有什么不同？
Python Workers直接集成了Python实现，而JavaScript Workers主要依赖于JavaScript引擎，Python Workers提供了更好的语言支持。
Cloudflare如何管理Python Workers的版本更新？
Cloudflare使用兼容性日期和标志来管理Python Workers的版本更新，确保稳定性和向后兼容性。
Python Workers如何调用JavaScript功能？
Python Workers通过Pyodide的外部函数接口（FFI）可以直接调用JavaScript功能，允许Python代码与JavaScript对象交互。
