WebAssembly（略称Wasm）は、ネイティブに近い高速な実行速度、多様なプログラミング言語の選択肢、堅牢なデフォルト拒否型のサンドボックスモデルにより、革新的なテクノロジーであることを幾度となく実証してきました。すでにWeb全体で広く利用されており、サーバーサイドでも有力な存在となっています。
成長を続けるエコシステムには、すべての要素をどのように連携させるかというビジョンが必要です。そこで登場するのが、WebAssembly Component Modelです。Component Modelは、WebAssemblyコードの個々の単位間、およびWebAssemblyコードとホスト環境間のやり取りを容易にする仕組みです。その中心となるのがWebAssemblyコンポーネントという概念です。これは基本的に、データ型がエンコードされた通常のWasmモジュールです。これらの型により、コンポーネント同士をシームレスに連携させるグルーコードを内部で生成できます。
Component Modelは、モダンなソフトウェア開発の新時代を切り開きます。開発者は、あらゆるプログラミング言語のエコシステムからコンポーネントを自由に選び、1つのアプリに組み込めます。Pythonで開発したデータ処理アプリに、Rust製の効率的なパーサーが必要ですか？問題ありません。組織内のあるチームはGoに精通している一方、別のチームはJavaScriptしか扱えない場合でも、まったく問題ありません。各チームがWebAssemblyコンポーネントを作成し、手間なく組み合わせることができます。
技術的に必要な理由
WebAssemblyは、ほぼすべての新しいコード実行プラットフォームで見られる問題に直面しています。それは、まったく異なるプログラミング言語のツールチェーンで生成された可能性のある個別のコード単位間で、データを安全かつ効率的に共有するにはどうすればよいか、という問題です。一般に、2つの独立したWebAssemblyモジュールは、多くのシステムと同様に、JSON、Protobuf、または広く普及しているその他のデータ交換形式を使用してデータを受け渡すことができます。しかし、これらの形式のシリアライズとデシリアライズにはかなりのコストがかかります。さらに、相互に通信する2つのモジュールは、ネットワーク経由ではなく、同じランタイム上で並行して実行される可能性が高いため、より優れた実装が可能です。
問題は、プログラミング言語ごとにデータの表現方法が異なることです。言語の実装によって文字列に異なるエンコーディングが採用される場合があり、連続したデータを、ある言語では配列として格納する一方、別の言語では連結リストとして格納することがあります。異なる言語で書かれたコード同士がやり取りするには、あらゆる種類のデータについて共通の形式に合意する必要があります。これはApplication Binary Interface（ABI）と呼ばれます。しかし実際には、言語間で共通の形式は確立されていません。通常、ある言語で書かれたコードを別の言語で書かれたコードと連携させるには、開発者が腰を据え、2つの言語間でデータを変換するコードを慎重に（苦労しながら）記述しなければなりません。そのためには、両方の言語の仕組みに関する深い知識が必要であり、極めてエラーが発生しやすい作業です。一部の言語エコシステムでは、この処理を自動化するツールの開発に成功していますが、それでも対応しているのは限られた言語だけです。
幸い、Component Modelでは、すべての言語に共通するデータ形式として「canonical ABI」が定義されています。また、人が扱いやすいように、コンポーネントのインターフェースを記述するためのWebAssembly Interface Types（WIT）というインターフェース定義言語も用意されています。
WITの世界
このようにさまざまなコンポーネントがありますが、それぞれをどこで使用できるかは、どう判断すればよいのでしょうか。WebAssemblyは、Webブラウザ、サーバー、エッジ、小型デバイスなど、機能の異なる多様な環境で動作します。WITでは、worldという概念が導入されています。worldとは、コンポーネントが準拠するインターフェースであり、コンポーネントがインポートできる関数と、エクスポートする関数の集合です。これにより、コンポーネントとその構成方法を比較的簡単に把握できます。以下は、ターミナルのコマンドラインで実行されるコンポーネントを表す`wasi:cli/command` worldに属するコンポーネントの定義です。
出典：https://github.com/WebAssembly/wasi-cli（簡潔にするため一部変更）
このコンポーネントは、ファイルシステムや乱数生成などを扱い、入出力用のストリームも備えていますが、特に重要なのは、コマンドの呼び出し時に実行される関数を提供することです。
Worldは誰でも定義できますが、HTTPリクエストの処理、USBデバイスへのアクセス、AIモデルの利用などに対応するコンポーネント向けに、標準化が進められているWorldも数多くあり、今後さらに増える予定です。ホスト環境は、実装しているWorldを公開できるため、開発者はどのコンポーネントが動作するかを容易に把握できます。また、コンポーネントは合成可能なため、あるWorldを別のWorldを使って実装し、2つのコンポーネントを合成することもできます。たとえば、ソケットWorldを実装するホスト環境で、HTTP Worldを介してHTTPリクエストを送信するコンポーネントを使用する場合、ソケットを使ってHTTP Worldを実装するアダプターコンポーネントを作成できます。
シンプルに組み合わせるだけで、コンポーネントに変更を加えることなく、ソケットの世界で実行できるようになりました。可能性は無限に広がります。
これからの未来
コンポーネントモデルは、WebAssemblyだけでなく、世界中のあらゆる開発者にとって画期的なものです。開発者のソフトウェアに対する考え方や開発手法を根本から変えるでしょう。すでに非常に有用でありながら、まだ黎明期にあります。WebAssemblyエコシステムの今後の動向にご注目ください。普及が進むにつれ、魅力的なユースケースがますます増えていくはずです。
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