WebAssemblyで、JITコンパイラに迫る高速なJavaScriptエンジンを実装へ。Bytecode Allianceが技術解説。JavaScript以外の言語でも

今回は「WebAssemblyで、JITコンパイラに迫る高速なJavaScriptエンジンを実装へ。Bytecode Allianceが技術解説。JavaScript以外の言語でも」についてご紹介します。

関連ワード （仕様上、名前、著者等） についても参考にしながら、ぜひ本記事について議論していってくださいね。

本記事は、Publickey様で掲載されている内容を参考にしておりますので、より詳しく内容を知りたい方は、ページ下の元記事リンクより参照ください。

「Bytecode Alliance」は、WebAssemblyをWebブラウザだけでなく、デスクトップPCやサーバ、IoTデバイスなどあらゆる環境で、セキュアに実行することを目指している団体です。

Fastly、Mozilla、Arm、Google、マイクロソフト、インテルをはじめとする企業や団体が名前を連ねています。

参考：WebAssemblyをあらゆるプラットフォームでセキュアに実行できるようにする「Bytecode Alliance」発足。インテル、Mozilla、Red Hatなど

同団体は「WASI」と呼ばれる、どのOSやホストシステムでWebAssemblyモジュールが実行されたとしても、安全かつ透過的に共通のAPIでOSやホストシステムの機能を呼び出すための仕様などを策定中です。

例えば、この仕様を用いることでさまざまなプログラミング言語のポータブルなランタイムをWebAssemblyで実装できます。

ただしWebAssemblyで実装できるのはインタプリタとしてのランタイムであり、ネイティブに実装されたJITコンパイラのような、ネイティブコードを動的に生成して実行するといったことは、言語の仕様上できません。

では、WebAssemblyによるランタイムは、JITコンパイラを採用したランタイムよりもつねに遅い実行速度しか期待できないのかと言うと、そうではないと、Bytecode Allianceのブログに投稿された記事「Making JavaScript run fast on WebAssembly」で解説されています。

もしもWebAssemblyでJITコンパイラに迫る実行速度のJavaScriptエンジンが実装できれば、瞬時に起動するサーバレスコンピューティングのJavaScriptエンジンや、JITコンパイラが許されていないiOS上での高速なJavaScript実行が可能になります。

どのような技術を用いるとWebAssemblyによるJavaScriptエンジンがJITコンパイラに迫る性能を実現できるのでしょうか。Bytecode Allianceの記事「Making JavaScript run fast on WebAssembly」（以下、記事）を引用しつつ、ポイントを見ていこうと思います。

下記は、その記事の著者であるLin Clark氏のツイートです。

記事では、JavaScriptエンジンの実行性能に大きくかかわるのは2つの要素「Initialization phaze」（起動時）と、「Runtime phase」（実行時）のスループットだと説明しています。

まず起動時の高速化には、事前初期化ツール（Pre-initializer）の「Wizer」を用いて、ビルド時にJavaScriptエンジンによるJavaScriptコードの初期化処理を実施。その内容は以下の様に説明されています。

この初期化済みのバイトコードをJavaScriptエンジンに持たせることで、初期化を高速化するとの説明ですが、近い将来、WebAssemblyのモジュールリンクが実現すれば、この初期化済みのバイトコードはJavaScriptエンジンと分離できるようになると。

こうした処理によって初期化は圧倒的に高速化されると説明されています。

続いて、コードの実行時における速度について。

記事では、JITコンパイラによる主要な高速化テクニックとしてインラインキャッシングが挙げられています。

そして記事によると、このインラインキャッシングのパターンの95％程度が、あらかじめ用意した一般化された2キロバイト程度のインラインキャッシングでカバーできるとのこと。

こうした高速化テクニックを用いることで、WebAssemblyによるJavaScriptエンジンの実装は初期のJITコンパイラによるJavaSriptエンジンに迫る性能を獲得できつとのこと。

さらにJITコンパイラが行っているようなコードのプロファイリングを導入できれば、現在のJITコンパイラ並みの性能を、より高速な起動時間とともに得られるとしています。

Bytecode Allianceでは、この実装をWebAssemblyランタイムの「Wasmtime」とMozillaのJavaScriptエンジンである「SpiderMonkey」、そして事前初期化ツールの「Wizer」を組み合わせて進めているとのこと。

そして同様の高速化テクニックがJavaScript以外の動的型付け言語でも利用できるだろうと、次のように呼びかけています。

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