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2019-06-02 08:45    责任编辑:konglc

标签:rust, wasm, book, konglc

本文转自:http://llever.com/rustwasm-book/reference/code-size.zh.html

声明:如有侵犯您的权益,请及时告知! 编辑:konglc

收缩 .wasm 尺寸

本节将教您如何优化您的.wasm构建,变为小型代码占用空间,以及如何识别更改 Rust 源的机会,正是缩小.wasm代码。

为啥要如此关心代码尺寸?

要知道.wasm文件终会在网络环境中传输,它越小,客户端下载它的速度就越快。.wasm下载快,就是更快的页面加载时间,也就是更快乐的用户。

然而,重要的是要记住,虽然代码大小可能不是你最终感兴趣的指标,但更像是一些更模糊和难以衡量的东西,比如"第一次互动的时间"。虽然代码大小在这个测量中起着很大的作用(如果你还没有所有的代码,也无法做任何事情!),但它不是唯一的因素.

WebAssembly 通常为用户提供 gzip,因此您会想与 gzip'd 大小比较的网络传输时间差异。还要记住,WebAssembly 二进制格式非常适合 gzip 压缩,通常可以减少 50%以上的大小。

此外,WebAssembly 的二进制格式经过优化,可以进行非常快速的解析和处理。浏览器现在拥有"baseline 编译器",它解析 网络上 WebAssembly 并以尽可能快的速度启用编译代码。这意味着如果你正在使用instantiateStreaming,那么第二个 Web 请求完成后,WebAssembly 模块可能已准备就绪。另一方面,JavaScript 通常就需要更长时间才能解析,但也可以通过 JIT 编译等方式加快速度。

最后,请记住,WebAssembly 也比 JavaScript 执行速度更优化。您需要确保 JavaScript 和 WebAssembly 之间的运行时比较的测量,以考虑代码大小的重要性。

如果你的.wasm文件大于预期,对此,基本上不用立刻沮丧! 代码大小最终可能只是端到端故事中的众多因素之一。不能仅查看 JavaScript 和 WebAssembly 之间的代码大小比较,因为这只是冰山一角。

为代码尺寸,优化构建

我们可以使用很多配置选项来,让rustc缩小.wasm二进制文件。在某些情况下,我们的编译时间较长,.wasm就越小。另一方面说,我们以较小的代码大小交换 WebAssembly 的运行时速度。我们应该权衡每个选项,并且在我们用运行时速度交换代码大小时,应分析和度量,以便做出关于此次交易是否值得的明智决策。

使用链接时间优化 (LTO) 进行编译

Cargo.toml,添加lto = true[profile.release]部分:

[profile.release]
lto = true

这为 LLVM 提供了更多内联和修剪功能的机会. 它不仅会成功.wasm更小,但它也会在运行时更快! 缺点是编译需要更长时间.

告诉 LLVM 优化大小而不是速度

默认情况下,调整 LLVM 的优化过程是提高速度,而不是大小。 我们可以通过修改目标, 来将目标更改为代码大小

[profile.release]部分:

[profile.release]
opt-level = 's'

或者,更进一步优化尺寸,以更大的速度成本:

[profile.release]
opt-level = 'z'

请注意,令人惊讶的是,opt-level = "s",有时会导致 比 opt-level = "z" 更小。 总是要对比看看!

使用wasm-opt工具

Binaryen工具套件 是特定于 WebAssembly 的编译器工具的集合。 它比 LLVM 的 WebAssembly 后端 更进一步.

使用wasm-opt后,处理 LLVM 生成的.wasm二进制文件通常可以节省 15-20%的代码大小. 它通常还能帮运行时加速!

# 优化尺寸。
wasm-opt -Os -o output.wasm input.wasm

# 积极优化尺寸。
wasm-opt -Oz -o output.wasm input.wasm

# 优化速度。
wasm-opt -O -o output.wasm input.wasm

# 快速优化。
wasm-opt -O3 -o output.wasm input.wasm

调试信息 的 记录

wasm 二进制大小的最大贡献之一,是调试信息和wasm 二进制文件的names 部分。但是,wasm-pack工具默认删除 调试信息。另外,默认情况下wasm-opt也会删除names部分,除非-g有使用到。

这意味着,如果您按照上述步骤操作,则默认情况下不能使用 调试信息 或 wasm 二进制文件中的 names 部分。但是,您可以手动保留在 wasm 二进制文件中的调试信息,请务必注意这一点!

大小分析

如果调整构建配置以优化代码大小后,不会导致足够小.wasm二进制,是时候进行一些分析,以查看剩余代码大小的来源.

⚡ 就像我们如何让时间分析指导我们的加速工作一样,我们希望让大小分析指导我们的代码大小缩小工作量. 不这样做,你可能会浪费自己的时间!

twiggy代码大小分析器

twiggy是一个代码大小分析器支持 WebAssembly 作为输入. 它分析二进制的调用图来回答如下问题:

  • 为什么这个函数首先包含在二进制文件中?

  • 这个函数保留大小多少? 即如果删除它, 以及删除后所有死代码的函数,将节省多少空间?

$ twiggy top -n 20 wasm_game_of_life_bg.wasm
 Shallow Bytes │ Shallow % │ Item
───────────────┼───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
          9158 ┊    19.65% ┊ "function names" subsection
          3251 ┊     6.98% ┊ dlmalloc::dlmalloc::Dlmalloc::malloc::h632d10c184fef6e8
          2510 ┊     5.39% ┊ <str as core::fmt::Debug>::fmt::he0d87479d1c208ea
          1737 ┊     3.73% ┊ data[0]
          1574 ┊     3.38% ┊ data[3]
          1524 ┊     3.27% ┊ core::fmt::Formatter::pad::h6825605b326ea2c5
          1413 ┊     3.03% ┊ std::panicking::rust_panic_with_hook::h1d3660f2e339513d
          1200 ┊     2.57% ┊ core::fmt::Formatter::pad_integral::h06996c5859a57ced
          1131 ┊     2.43% ┊ core::str::slice_error_fail::h6da90c14857ae01b
          1051 ┊     2.26% ┊ core::fmt::write::h03ff8c7a2f3a9605
           931 ┊     2.00% ┊ data[4]
           864 ┊     1.85% ┊ dlmalloc::dlmalloc::Dlmalloc::free::h27b781e3b06bdb05
           841 ┊     1.80% ┊ <char as core::fmt::Debug>::fmt::h07742d9f4a8c56f2
           813 ┊     1.74% ┊ __rust_realloc
           708 ┊     1.52% ┊ core::slice::memchr::memchr::h6243a1b2885fdb85
           678 ┊     1.45% ┊ <core::fmt::builders::PadAdapter<'a> as core::fmt::Write>::write_str::h96b72fb7457d3062
           631 ┊     1.35% ┊ universe_tick
           631 ┊     1.35% ┊ dlmalloc::dlmalloc::Dlmalloc::dispose_chunk::hae6c5c8634e575b8
           514 ┊     1.10% ┊ std::panicking::default_hook::{{closure}}::hfae0c204085471d5
           503 ┊     1.08% ┊ <&'a T as core::fmt::Debug>::fmt::hba207e4f7abaece6

手动检查 LLVM-IR

LLVM-IR 是 LLVM 生成 WebAssembly 之前编译器工具链中的最终中间表示。 因此,它与最终发出的 WebAssembly 非常相似。 更多 LLVM-IR 通常意味着更多.wasm大小,如果一个函数占 LLVM-IR 的 25%,那么它通常会占 25%.wasm。 虽然这些数字一般只保留。 LLVM-IR 具有关键信息,而这些信息并不存在.wasm中 (因为 WebAssembly 缺少像 DWARF 这样的调试格式) : 哪些子程序被内联到 给定的函数中。

您可以使用此方法生成 LLVM-IR:

cargo rustc --release -- --emit llvm-ir

然后,你可以使用find找到.ll包含 LLVM-IR 的文件:

find target/release -type f -name '*.ll'

参考

更具侵入性的工具和技术

调整构建配置,以缩小.wasm二进制文件非常适合。 但是,当您需要加倍努力时,您准备使用更具侵入性的技术,例如重写源代码以避免膨胀。 接下来是,一系列可以应用于获取较小代码的自适应技巧。

避免使用字符串格式

format!to_string等等...可以带来很多代码臃肿。 如果可能,仅在调试模式下进行字符串格式化,在发布模式下使用静态字符串。

避免恐慌

这说起来容易做起来难,但工具就像twiggy,手动检查 LLVM-IR 可以帮助您找出哪些函数令人恐慌。

恐慌并不总是表现为panic!()宏调用. 它们隐含地来自许多结构,例如:

  • 对超出范围索引的切片进行索引: my_slice[i]

  • 如果除数为零,则 分得数 会惊慌失措: dividend / divisor

  • 打开一个Option或者Result: opt.unwrap()或者res.unwrap()

前两个可以体现为第三个。 索引可以用my_slice.get(i)操作。 分得数 可以checked_div调用。 现在我们只有一个案例可以应对。

打开一个Option或者Result没有恐慌有两种风格: 安全和不安全。

安全的方法是abort代替恐慌,当得出一个None或一个Error:

#[inline]
pub fn unwrap_abort<T>(o: Option<T>) -> T {
    use std::process;
    match o {
        Some(t) => t,
        None => process::abort(),
    }
}

最终,无论如何在wasm32-unknown-unknown的恐慌都会转化为 abort,所以这给你相同的行为,并没有代码膨胀。

或者,unreachable提供不安全的unchecked_unwrap扩展方法,给到OptionResult, 它告诉 Rust 编译器假定,那个OptionSome或者ResultOk。 若它是未定义,则该假设不成立,会发生什么。只有真的 110%确定时,才去使用这种不安全的方法,而且编译器只是不够聪明看到它。 即使你沿着这条路走下去,你也应该有一个仍然进行检查的调试构建配置,并且只在发布版本中使用未经检查的操作。

避免分配或切换到wee_alloc

Rust 对 WebAssembly 的默认分配器,是dlmalloc的一部分。 它的重量大约在 10 千字节左右。 如果你可以完全避免动态分配,那么你应该能够减少这十个千字节。

完全避免动态分配可能非常困难。 但是从热代码路径中删除分配通常要容易得多 (并且通常也有助于使这些热代码路径更快) 。 在这些情况下,用,替换默认的全局分配器wee_alloc应该节省你最多 (但不是全部) 的十千字节。 wee_alloc是一个设计为某些您需要类型的情况,但不需要特别快的分配器,并将愉快地用速度换大小的分配器。

使用 Trait(特征) 对象,而不是通用类型参数

当您创建使用类型参数的泛型函数时,如下所示:

fn whatever<T: MyTrait>(t: T) { ... }

然后rustc和 LLVM 将为每个创建一个新的函数副本 - T类型函数。 这为基于特定的T每个副本都在使用的编译器的优化提供了许多机会,但这些副本在代码大小方面快速增加。

如果您使用特征对象而不是类型参数,如下所示:

fn whatever(t: Box<MyTrait>) { ... }
// or
fn whatever(t: &MyTrait) { ... }
// etc...

然后使用通过虚拟调用的动态调度,并且仅在该函数中发出单个版本的函数.wasm. 缺点是失去了编译器优化机会,以及间接动态调度函数调用的额外成本.

使用wasm-snip工具

wasm-snip用一个替换 WebAssembly 函数的主体的unreachable指令. 这是一个相当沉重,钝的锤子,如果你足够敏锐,你会看到那些能作为'螺丝'的函数。

也许您知道某些函数永远不会在运行时调用,但编译器无法在编译时证明这一点? 剪断它! 然后,运行wasm-opt带着--dce,以及'剪'函数传递调用的所有函数 (也可能永远不会在运行时调用) 也将被删除。

这个工具对于消除恐慌特别有用,不要等恐慌最终会转化为陷阱.