Cloudflare WorkersでネイティブRustコードをサポートする新しいEmscriptenターゲット

Cloudflareは、Workers上でネイティブRustコードやTokioベースのアプリケーションをより良くサポートするための新機能を実験的にプレビュー公開しました。これは、wasm-bindgenオープンソースツールチェーンとCloudflareのRust WorkersにおけるEmscripten wasm32-unknown-emscripten Rustコンパイラターゲットのファーストクラスサポートを可能にするものです。この機能は、Googleが1年以上前に開始し、Cloudflareのエンジニアがレビューとサポートを行った長期的な取り組みの結果です。この新しいワークフローにより、Web、Node.js、およびCloudflareのグローバルWorkersプラットフォーム上でEmscriptenを使用したネイティブwasm-bindgen Rustアプリケーションを実行できるようになります。テストでは、Rust Workersのライブラリ互換性が大幅に向上しました。具体例として、TokioとTCPイングレスを使用してDurable Object内でネイティブRustのMinecraftサーバー(Pumpkin)を動作させることに成功しました。Emscriptenは、ネイティブコードとWebプラットフォームを連携させ、タイマー、ファイルシステム操作、ソケットなどのネイティブ機能を仮想化するオープンソースのWebAssemblyコンパイラツールチェーンです。Cloudflare WorkersはNode.js互換性もサポートしているため、EmscriptenをWorkers上でサポートし、既存のNode.js API上にネイティブプラットフォーム機能を仮想化しています。また、Tokioサポートにより、Tokioの非同期ランタイムエコシステム上で構築されたRustコードも、このEmscriptenターゲットを通じてJavaScriptベースのホスト環境に統合できるようになりました。これらの実験的なパッチセットとサンプルアプリケーションが提供されており、Emscripten Rust Workersの構築、Worker内でのTokio非同期ランタイムの実行、EmscriptenとTokioを使用したWorker上でのTCPソケットサポートなどが含まれます。GoogleのポータブルツールチェーンチームのMitch Foley氏が、Google内部チームがwasm-bindgenとC++ライブラリの相互運用性を必要としたことから、この機能の必要性を認識しました。この連携は、Emscriptenがビルドを主導し、wasm-bindgenがJavaScriptバインディングを生成する形で行われました。この結果、wasm-bindgenとEmscriptenツールチェーンは、新しい-sWASM_BINDGEN設定の下でシームレスな相互運用性を実現しました。RustライブラリのEmscriptenサポートも進んでおり、多くのライブラリがそのまま動作しましたが、libc、socket2、Mioなどの低レベルライブラリにはパッチが必要でした。特にTokioのサポートは重要で、Cloudflare Workersのシングルスレッド環境とTokioの非同期ランタイムの互換性を確保するために、WebAssembly JavaScript Promise Integration (JSPI) またはイベントループランタイム統合のいずれかのアプローチが必要でした。JSPIサポートでは、スレッドローカルコンテキストの管理が重要となり、イベントループランタイム統合では、Tokioのランタイムをホストのイベントループと協調させる設計が採用されました。ソケットとepollのサポートについては、Emscriptenがepoll_wait()を直接サポートしていないため、Node.jsのnode:net APIを利用する-sNODERAWSOCKETSオプションが導入されました。これにより、Emscriptenアプリケーションでepoll、TCP、UDP、Unixソケットがサポートされるようになりました。Minecraftサーバーの実行テストでは、PumpkinサーバーがDurable Object上で動作し、ファイルシステム操作はworker-fs-mountライブラリを通じてDurable ObjectのSQLiteストレージに保存され、ネットワーク通信はWorkers TCPイングレスを通じて行われました。このネイティブ互換性は、新しいEmscriptenターゲットによって可能になった高度な機能を示しています。