Manjusaka
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如何使用WASMTIME运行CPython以支持WASI，并通过Python实现的主机功能进行扩展？
内容提要
在国庆假期，我进行了一项个人项目，使用wasmtime执行编译为WASM/WASI字节码的CPython虚拟机，并通过Python扩展主机功能。项目成功验证了Python与WASI结合的可能性，尽管面临一些技术挑战。
关键要点
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在国庆假期，作者进行了一项个人项目，使用wasmtime执行编译为WASM/WASI字节码的CPython虚拟机，并通过Python扩展主机功能。
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WASM是低级编程语言，能够在现代浏览器中运行，提供接近本地的性能；WASI是WASM的标准扩展，允许WASM程序在浏览器外运行并访问系统资源。
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CPython的WASM/WASI支持经历了多个阶段，2021年开始支持，2023年成为官方支持的Tier3平台，2024年升级为Tier2平台。
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项目中，作者通过设置开发环境和编译CPython为WASM/WASI字节码，成功运行了CPython。
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为了扩展CPython，作者修改了Python核心，添加了新的C文件，并重新编译生成新的WASM/WASI字节码。
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作者使用Rust重写了wasmtime的Python绑定，以解决许多配置选项未在公共API中暴露的问题。
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通过使用PyO3，作者成功实现了在Rust中调用Python实现的主机功能，验证了Python与WASI结合的可能性。
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项目展示了结合Python和WASI的技术路线的可行性，但也暴露了一些问题，如缺乏dlopen支持和wasmtime Python绑定的复杂性。
延伸解读
WASM与WASI的应用前景
WASM和WASI的结合为跨平台应用提供了新的可能性，尤其是在服务器端的应用场景中，如无服务器计算和数据库用户自定义函数（UDF）。随着技术的不断成熟，开发者可以利用这些技术提升应用性能，拓展应用场景。
技术挑战与解决方案
在将CPython与WASI结合的过程中，缺乏dlopen支持是一个主要挑战，迫使开发者修改CPython核心代码。尽管如此，作者通过重写wasmtime的Python绑定和使用Rust解决了许多配置问题，展示了技术的灵活性和可扩展性。
Python与Rust的协同
通过结合Rust和Python，作者成功实现了在Rust中调用Python实现的主机功能。这种跨语言的协作不仅提高了性能，还为开发者提供了更多的灵活性，但也带来了线程安全性的问题，需谨慎处理。
延伸问答
WASMTIME和WASI是什么？
WASMTIME是一个执行WebAssembly的运行时，而WASI是WebAssembly的标准扩展，允许WASM程序在浏览器外运行并访问系统资源。
如何将CPython编译为WASM/WASI字节码？
需要设置开发环境并安装WASI-SDK，然后执行命令python3 Tools/wasm/wasi.py build -- --config-cache --with-pydebug进行编译。
在项目中如何扩展CPython的功能？
通过修改Python核心，添加新的C文件，并重新编译生成新的WASM/WASI字节码来扩展CPython的功能。
使用Rust重写wasmtime的Python绑定有什么好处？
重写wasmtime的Python绑定可以解决许多配置选项未在公共API中暴露的问题，使得操作更加简便。
项目中遇到了哪些技术挑战？
项目面临的挑战包括缺乏dlopen支持和wasmtime Python绑定的复杂性。
结合Python和WASI的技术路线有什么可行性？
项目展示了结合Python和WASI的技术路线的可行性，但也暴露了一些问题，值得进一步探索。
