Docker + WASM

Docker Desktop 分发了内置的 WasmEdge 运行时。这使开发人员可以通过 Docker 工具构建、分享和运行非常轻量的容器（即，只包含 .wasm 文件的 scratch 空容器，没有任何 Linux 操作系统库或文件）。这些“WASM 容器”完全符合 OCI 标准，因此可以由 Docker Hub 进行管理。它们是跨平台的，可以在 Docker 支持的任何操作系统/CPU 上运行（操作系统和 CPU 平台为 wasi/wasm）。但更重要的是，相较于 Linux 容器，它们的体积是其十分之一，因为 WASM 容器不需要捆绑和启动 Linux 库和服务，所以启动时间也是十分之一。

结合 Docker 能够将开发环境和部署环境容器化的能力，你可以创建和部署复杂的应用程序，而无需安装任何依赖。例如，你可以在本地开发机器上设置完整的 Rust 和 WasmEdge 开发环境，而无需安装任何工具。你还可以部署一个复杂的 WasmEdge 应用，该应用需要连接到 MySQL 数据库，而无需在本地安装 MySQL。

在本指南中，我们将介绍如何：

• 创建并运行 Rust 程序
• 创建并运行 Node.js 服务器
• 在 Rust 中创建并部署数据库驱动的微服务

环境要求

安装 Docker Desktop 并在 Docker Desktop 设置中打开 containerd 镜像存储功能。

创建并运行 Rust 程序

使用 Docker + WASM，你可以在 Docker 容器中使用完整的 Rust 工具链构建 WASM 字节码应用程序，并发布和运行 WASM 应用程序。这里提供了示例 Rust 源代码和构建说明。

构建 Rust 示例

在项目目录中，运行以下命令，将 Rust 源代码构建为 WASM，并将 WASM 文件打包到一个空容器镜像中。请注意，你无需在此安装 Rust 编译器工具链。

docker buildx build --platform wasi/wasm -t secondstate/rust-example-hello .

Dockerfile 中显示了构建方式。Dockerfile 由三部分组成。第一部分设置了用于 Rust 构建环境的 Docker 容器。

FROM --platform=$BUILDPLATFORM rust:1.64 AS buildbase
WORKDIR /src
RUN <<EOT bash
    set -ex
    apt-get update
    apt-get install -y \
        git \
        clang
    rustup target add wasm32-wasi
EOT

第二部分使用 Rust 构建环境编译 Rust 源代码并生成 WASM 文件。

FROM buildbase AS build
COPY Cargo.toml .
COPY src ./src
# Build the WASM binary
RUN cargo build --target wasm32-wasi --release

第三部分是关键部分。它将 WASM 文件复制到一个空的 scratch 容器中，然后将 WASM 文件设置为容器的 ENTRYPOINT。rust-example-hello 是由本节中的命令构建的容器镜像。

FROM scratch
ENTRYPOINT [ "hello.wasm" ]
COPY --link --from=build /src/target/wasm32-wasi/release/hello.wasm /hello.wasm

WASM 容器镜像仅为 0.5MB。它比最小 Linux 容器中原生编译的 Rust 程序要小得多。

发布 Rust 示例

要将 WASM 容器镜像发布到 Docker Hub，请执行以下操作。

docker push secondstate/rust-example-hello

运行 Rust 示例

你可以使用常规的 Docker 的 run 命令来运行 WASM 容器应用程序。请注意，你确实需要指定 runtime 和 platform 标志，告知 Docker 这是一个非 Linux 容器，并且需要 WasmEdge 来运行它。

$ docker run --rm --runtime=io.containerd.wasmedge.v1 --platform=wasi/wasm secondstate/rust-example-hello:latest
Hello WasmEdge!

如上。

关于 Rust 示例的更多阅读

要查看更多针对 WasmEdge 的 Docker 化 Rust 示例应用程序，请查看以下内容。

• 使用 Rust 标准库
• 在 hyper 和 tokio 中创建 HTTP 服务器

创建并运行 Node.js 服务器

WasmEdge 提供与 Node.js 兼容的 JavaScript 运行时。你可以创建轻量级的 WASM 容器镜像来运行 Node.js 应用程序。与标准的 Node.js Linux 容器镜像相比，WASM 镜像体积仅为其 1/100、完全可移植，并且启动时间是其 1/10。

在本指南中，示例应用是一个用 Node.js 编写的 HTTP Web 服务器。其源代码和构建说明在此处。

构建 Node.js 示例

在项目目录中，运行以下命令，将 WasmEdge JavaScript 运行时和 JS HTTP 服务器程序打包进空容器镜像。

docker buildx build --platform wasi/wasm -t secondstate/node-example-hello .

Dockerfile 中展示了操作是如何完成的。Dockerfile 由三个部分组成。第一部分设置了一个用于构建环境的 Docker 容器，其中包含 wget 和 unzip 实用程序。

FROM --platform=$BUILDPLATFORM rust:1.64 AS buildbase
WORKDIR /src
RUN <<EOT bash
    set -ex
    apt-get update
    apt-get install -y \
        wget unzip
EOT

第二部分使用 wget 和 unzip 来下载和解压 WasmEdge JavaScript 运行时文件和 JS 应用文件到用于构建的容器中。

FROM buildbase AS build
COPY server.js .
RUN wget https://github.com/second-state/wasmedge-quickjs/releases/download/v0.5.0-alpha/wasmedge_quickjs.wasm
RUN wget https://github.com/second-state/wasmedge-quickjs/releases/download/v0.5.0-alpha/modules.zip
RUN unzip modules.zip

第三部分是关键。它将 WasmEdge JavaScript 运行时文件和 JS 应用文件复制到空的 scratch 容器中，并将 wasmedge_quickjs.wasm 设置为 ENTRYPOINT。 node-example-hello 是本部分的命令构建得到的容器镜像。

FROM scratch
ENTRYPOINT [ "wasmedge_quickjs.wasm", "server.js" ]
COPY --link --from=build /src/wasmedge_quickjs.wasm /wasmedge_quickjs.wasm
COPY --link --from=build /src/server.js /server.js
COPY --link --from=build /src/modules /modules

整个 Node.js 应用的 WASM 容器镜像仅为 1MB。它远比标准 Node.js 镜像小，标准 Node.js 镜像体积为 300+MB。

发布 Node.js 示例

要将 WASM 容器镜像发布到 Docker Hub，请执行以下操作。

docker push secondstate/node-example-hello

运行和测试 Node.js 示例

你可以使用常规的 Docker 的 run 命令来运行 WASM 容器应用程序。请注意，你确实需要指定 runtime 和 platform 标志，告知 Docker 这是一个非 Linux 容器，并且需要 WasmEdge 来运行它。由于这是一个 HTTP 服务器应用，还需要将容器的端口 8080 映射到主机，以便你可以从主机访问服务器。

$ docker run -dp 8080:8080 --rm --runtime=io.containerd.wasmedge.v1 --platform=wasi/wasm secondstate/node-example-server:latest
listen 8080 ...

启动另一个终端，测试服务器应用。

$ curl http://localhost:8080/echo -X POST -d "Hello WasmEdge"
Hello WasmEdge

以上。

Node.js 示例相关的进一步阅读

• 使用 fetch() API
• 使用 Tensorflow Lite 进行图像分类

创建和部署 Rust 驱动的数据库微服务

Docker + WASM 允许我们构建和运行 WASM 容器。然而，在大多数复杂应用中，WASM 容器只是应用的一部分。它需要与系统中的其他 Linux 容器协同工作。Docker compose 工具广泛用于组合和管理多容器部署，它与 Docker Desktop 一起安装。

在我们的示例微服务应用程序 中，包括一个 Nginx Web 服务器和一个 MySQL 数据库。WASM 容器仅用于 Rust 应用，用于访问数据库和处理 HTTP 请求（即应用服务器）。

备注

要了解更多 Docker compose 示例，包括 Linux 容器 + WASM 容器混合部署，请查看 awesome-compose 仓库。

构建微服务示例

在项目目录中，运行以下命令以构建所有三个容器：client、server 和 db。

docker compose up

在 docker-compose.yml 文件中定义了本应用中所需的 3 个容器。

services:
  client:
    image: nginx:alpine
    ports:
      - 8090:80
    volumes:
      - ./client:/usr/share/nginx/html
  server:
    image: demo-microservice
    platform: wasi/wasm
    build:
      context: .
    ports:
      - 8080:8080
    environment:
      DATABASE_URL: mysql://root:whalehello@db:3306/mysql
      RUST_BACKTRACE: full
    restart: unless-stopped
    runtime: io.containerd.wasmedge.v1
  db:
    image: mariadb:10.9
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: whalehello

• client 容器是一个 Nginx Web 服务器
  • 一个 Linux 容器，映射了 HTTP 端口和用于放置静态 HTML/JS 文件的 Volume
• server 容器是一个用于业务逻辑的 Rust 容器
  • 一个 WASM 容器，通过使用此 Dockerfile 构建的构建该 Rust 源码生成
  • WASM 容器映射了 Web 服务端口，并设定了用于连接数据库连的环境变量
• db 容器是一个 MySQL 数据库
  • 一个 Linux 容器，预设了数据库密码

部署微服务示例

使用 up 指令依次启动和运行所有三个容器。

docker compose up

返回 Docker Desktop 管理后台，你将看到三个容器正在运行。

CRUD 测试

打开另一个终端，你可以使用 curl 命令与 Web 服务交互。

当微服务接收到 /init 终点的 GET 请求时，它将用 orders 表初始化数据库。

curl http://localhost:8080/init

当微服务接收到 /create_order 的 POST 请求时，它将从 POST 主体中提取 JSON 数据，并将 Order 记录插入到数据库表中。对于多个记录，请访问 /create_orders 接口，并以 POST 一个 JSON 数组格式的 Order 对象。

curl http://localhost:8080/create_orders -X POST -d @orders.json

当微服务接收到 /orders 的 GET 请求时，它将从 orders 表中获取所有行，并在 HTTP 响应中以 JSON 数组的形式返回结果集。

curl http://localhost:8080/orders

当微服务接收到 /update_order 的 POST 请求时，它将从 POST 主体中提取 JSON 数据，并更新数据库表中与输入数据中的 order_id 匹配的 Order 记录。

curl http://localhost:8080/update_order -X POST -d @update_order.json

当微服务接收到 /delete_order 终点的 GET 请求时，它将删除与 id GET 参数匹配的 orders 表中的行。

curl http://localhost:8080/delete_order?id=2

以上。

你可以基于此项目创造自己轻量级微服务的模板！

微服务示例的进一步阅读

要了解 Docker + WASM 在内部是如何工作的，请访问 containerd 章节了解更多详情。