在 OpenHarmony 开发板上运行 WasmEdge

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和华为官方合作共建的上运鸿蒙技术社区

https://harmonyos.51cto.com

Why

移动与 IoT 设备的特点是资源受限，软硬件不统一，发板用户体验却要求很高。上运设备要能安全，发板跨平台地运行第三方开发者提供的上运软件应用(例如，应用商店)，发板因而直接原生编译的上运软件应用(Native Client, or NaCl)并不主流。鸿蒙与安卓这样的发板主流操作系统一般提供基于 Java 或者 JavaScript 的软件执行沙盒，来支持第三方应用。上运但是发板这样的软件执行沙盒有几个大问题：

支持的编程语言很有限 支持的语言有 IP 与法律风险 性能一般 资源开销大 无法支持实时系统 安全性一般(所以应用商店需要审查制)

而 WebAssembly 作为一个多语言，跨平台，上运高性能，发板轻量级，上运安全的发板软件执行环境，能让开发者兼得性能，可移植性，与安全性。WebAssembly 是移动与 IoT 设备上系统中间件的最佳选择。

WasmEdge 是服务器托管由 CNCF 托管的轻量级、高性能和可扩展的 WebAssembly runtime，适用于云原生、边缘和去中心化应用程序。WasmEdge 可以运行 C/C++、Rust、Swift、AssemblyScript 或 Kotlin 等语言编译的标准 WebAssembly 字节码程序。

OpenHarmony 是由开放原子开源基金会(OpenAtom Foundation)孵化及运营的开源项目，目标是面向全场景、全连接、全智能时代，基于开源的方式，搭建一个智能终端设备操作系统的框架和平台，促进万物互联产业的繁荣发展。

WasmEdge 为 OpenHarmony 提供了一个与 JVM 与 JS engine 同级的 runtime，但是比 JVM、JS engine 更安全、更快、更小、更易于管理。通过 WasmEdge，源码下载可以在设备上安全地运行第三方开发者用 C、C++、Rust 等语言编写的 Wasm 程序，扩大 OpenHarmony 的开发者群体。 WasmEdge 相当于 OpenHarmony 的一个完全开源的开发执行环境。社区开发者可以方便地运行编译好的 WebAssembly 程序，降低门槛。

WasmEdge 目前已经支持了 Linux、macOS、Windows 与 实时操作系统 seL4。添加 OpenHarmony 的支持，将丰富 WasmEdge 的生态。

介绍完毕 ，下面进入编程时间。请参考下面的教程从源码在 OpenHarmony 开发板中构建和测试 WasmEdge。

1. 全量编译 OpenHarmony OS

2. 获取 WasmEdge 源码

3. 修改 OpenHarmony 标准系统配置文件

4. 构建 WasmEdge 与 OpenHarmony

5. 烧录到开发板

6. 运行 WasmEdge 提供的测试用例

配合视频观看，效果更佳。

环境准备

OpenHarmony 标准系统

OpenHarmony 标准系统为开发者提供的 Docker 环境封装了对应的编译工具链，本文档主要介绍在 Docker 环境下构建 WasmEdge 的步骤。

OpenHarmony 源码的获取与编译可以参考 Open Harmony 提供的亿华云文档 搭建Ubuntu环境-Docker方式。

请注意，在构建 WasmEdge 前需要将 Openharmony 进行一次全量编译以便后续 WasmEdge 的交叉编译过程。

# 获取到 docker 镜像后 $ docker run -it -v $(pwd):/home/openharmony openharmony-docker-standard:0.0.5 $ ./build.sh --product-name Hi3516DV300 

获取 WasmEdge 源码

OpenHarmony 将第三方库项目放在了 third_party 文件夹下，因此我们需要在 third_party 文件夹下获取 WasmEdge 源码。

这之后，用户可以根据需要更改路径并修改相关配置文件中的路径。

$ docker run -it -v $(pwd):/home/openharmony openharmony-docker-standard:0.0.5 $ cd third_party $ git clone https://github.com/WasmEdge/WasmEdge.git $ cd WasmEdge 

 修改 OpenHarmony 标准系统配置文件

添加 WasmEdge 子系统配置

修改 OpenHarmony 的 build 目录下的 subsystem_config.json 文件，如下添加 wasmedge 子系统。

{    ...   "wasmedge": {      "path": "third_party/WasmEdge",     "name": "wasmedge"   },   ... } 

 将组件添加到产品配置中

修改 OpenHarmony 产品配置文件，标准系统对应的配置文件为：productdefine/common/products/Hi3516DV300.json。

在该配置文件中添加 "wasmedge:wasmedge":{ }，表示该产品会编译并打包 wasmedge 子系统下的 wasmedge 模块到版本中。

{    ...   "parts":{      ...     "wasmedge:wasmedge":{ }   } } 

构建 WasmEdge 与 OpenHarmony

说明

在 OpenHarmony 中构建的 WasmEdge 目前仅支持 wasmedge，即 wasm 的通用运行时。

wasmedge 可以在解释器模式下执行一个 WASM 文件， 也可以执行从 WASM 文件 AOT 预编译产生的机器码二进制格式文件。但目前还不支持在 OpenHarmony 中对 WASM 文件进行 AOT 预编译 。

执行构建脚本

执行 WasmEdge 源码下的 utils/build_for_ohos.sh 命令行脚本，将自动执行以下工作：

将 .gn 等 OpenHarmony 需要的构建配置文件移动到 WasmEdge 项目根目录;

使用 OpenHarmony 的编译工具链进行交叉编译构建 WasmEdge;

运行 OpenHarmony 的构建脚本 build.sh 进行全量编译，该步骤将 wasmedge 添加进 OpenHarmony OS;

$ docker run -it -v $(pwd):/home/openharmony openharmony-docker-standard:0.0.5 $ cd third_party/WasmEdge/utils/ohos $ ./build_for_ohos.sh /home/openharmony 

 当 terminal 显示以下信息时，表明编译完成。

... post_process =====build Hi3516DV300 successful. 2021-12-15 03:18:50 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 

 检查 wasmedge 是否编译打包进 OpenHarmony OS。

$ cd /home/openharmony/out/ohos-arm-release/packages/phone/system/bin $ ls  

当输出的文件名中存在 wasmedge 时，就表明 WasmEdge 已经成功导入到 OpenHarmony OS。

测试

烧录镜像

将重新编译后的 OpenHarmony 标准系统镜像烧录进开发板，具体见 OpenHarmony 提供的文档 Hi3516DV300 开发板烧录。

运行应用

WasmEdge 在 tools/wasmedge/examples/ 文件夹提供了测试样例。在 OpenHarmony 标准系统中，这些样例写入了 system 镜像中，依然可以进行测试。通过串口工具连接上开发板并启动OpenHarmony 标准系统后，我们就可以进行以下的测试。

# cd /system/usr/wasmedge_example # wasmedge hello.wasm 1 2 3 hello 1 2 3 # wasmedge --reactor add.wasm add 2 2 4 # wasmedge --reactor fibonacci.wasm fib 8 34 # wasmedge --reactor factorial.wasm fac 12 479001600 # # cd js # wasmedge --dir .:. qjs.wasm hello.js 1 2 3 Hello 1 2 3 

下一步

接下来，你可以参考 WasmEdge Book 在 OpenHarmony 标准系统中使用 WasmEdge Runtime 来运行你自己的 WebAssembly 应用。

移植过程踩过的坑

最后和大家分享一下，在移植 WasmEdge 到 OpenHarmony OS 过程出现的一些问题与值得注意的地方。

交叉编译

cmake 项目进行交叉编译需要配置工具链，官方的交叉编译配置给出了参考，但需要在此基础上细化，如指明 Clang 及 Clang++ 的位置。此外，标准版 sysroot 的路径也有所不同，具体可以参考 WasmEdge 中的配置：

set(TOOLSCHAIN_PATH "${ OHOS_DIR_PATH}/prebuilts/clang/ohos/linux-x86_64/llvm") set(TOOLCHAIN_HOST "${ TOOLSCHAIN_PATH}/bin") set(OHOS_SYSROOT_PATH "${ OHOS_DIR_PATH}/out/ohos-arm-release/obj/third_party/musl") set(CMAKE_SYSROOT ${ OHOS_SYSROOT_PATH}) set(CMAKE_CROSSCOMPILING TRUE) set(CMAKE_SYSTEM_NAME "Generic") set(CMAKE_CXX_COMPILER_ID Clang) set(CMAKE_TOOLCHAIN_PREFIX llvm-) set(LLVM_PATH "${ OHOS_DIR_PATH}/prebuilts/clang/ohos/linux-x86_64/llvm") include_directories(${ LLVM_PATH}/include/c++/v1) include_directories(${ OHOS_SYSROOT_PATH}/usr/include/arm-linux-ohosmusl) link_directories(${ OHOS_SYSROOT_PATH}/usr/lib/arm-linux-ohosmusl) set(TOOLCHAIN_CC "${ TOOLCHAIN_HOST}/clang") set(TOOLCHAIN_CXX "${ TOOLCHAIN_HOST}/clang++") set(CMAKE_C_COMPILER ${ TOOLCHAIN_CC}) set(CMAKE_C_FLAGS "--target=arm-linux-ohosmusl -D__clang__ -march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -mtune=generic-armv7-a -mfpu=neon -mthumb -w --sysroot=${ OHOS_SYSROOT_PATH}") set(CMAKE_CXX_COMPILER ${ TOOLCHAIN_CXX}) set(CMAKE_CXX_FLAGS "--target=arm-linux-ohosmusl -D__clang__ -march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -mtune=generic-armv7-a -mfpu=neon -mthumb -w --sysroot=${ OHOS_SYSROOT_PATH}") set(MY_LINK_FLAGS "--target=arm-linux-ohosmusl --sysroot=${ OHOS_SYSROOT_PATH}") set(CMAKE_LINKER clang) set(CMAKE_CXX_LINKER clang++) set(CMAKE_C_LINKER clang) set(CMAKE_C_LINK_EXECUTABLE "${ CMAKE_C_LINKER} ${ MY_LINK_FLAGS} <FLAGS> <LINK_FLAGS> <OBJECTS> -o <TARGET> <LINK_LIBRARIES>") set(CMAKE_CXX_LINK_EXECUTABLE "${ CMAKE_CXX_LINKER} ${ MY_LINK_FLAGS} <FLAGS> <LINK_FLAGS> <OBJECTS> -o <TARGET> <LINK_LIBRARIES>") 

编译工具链

OpenHarmony OS 使用 gn+ninja 进行编译。对于 cmake 组织编译的项目来说，官方提供的 cmake 项目移植文档给出的案例是基于轻量级系统的，并不完全适用于标准版系统上的移植。要想将项目写入 OpenHarmony OS 编译生成的镜像烧录到开发板上，需要编写 gn 脚本参与进 OpenHarmony OS 的编译过程。

在 WasmEdge 编译过程中，需要使用到 spqlog 项目，构建过程中存在 spdlog 项目拉取及编译生成 sqdlog 静态库的动作，这意味着只将 WasmEdge 相关库的编译过程改写为 gn 脚本是不够的，还需要对 spdlog 的编译过程进行改写，使得工作量急剧增加。

那么对于项目所依赖但并不属于 OpenHarmony OS 中的静态库模块，编译过程中要如何将这一模块引入 OpenHarmony OS 呢?

OpenHarmony OS 提供的 gn 编写模板中有 ohos_copy ，它可以将生成的静态库移至生成的目标文件夹。这样在真正编译需要链接时，就能将这一静态库视为 OpenHarmony OS 的原生模块而不是查无此库。在 WasmEdge 的移植过程中，所执行的编译脚本便是事先进行一遍交叉编译，生成需要 copy 的 spdlog 静态库，然后再执行 OpenHarmony OS 的编译脚本，从而按照项目目录下的 BUILD.gn 内的定义组织编译。

在 WasmEdge 的 BUILD.gn 中，关于 spdlog 静态库的描述如下：

ohos_copy("spdlog"){      sources = [         "$WASMEDGE_ROOT_DIR/build/_deps/spdlog-build/libspdlog.a",     ]     outputs = [         target_out_dir + "/lib/libspdlog.a"     ]     module_install_name = "" } 

标准 C 库

平时我们常用的标准 C 库是 GNU 发布的 libc 库，而 OpenHarmony 中使用的是 Musl-libc，因此如果需要移植的项目代码中使用了 glibc 的宏变量的代码，那么需要进行修改或者在开头重新定义为 Musl-libc 中的宏变量。

链接项

../../third_party/WasmEdge/lib/system/allocator.cpp:64:40: error: unused variable k4G [-Werror,-Wunused-const-variable] static inline constexpr const uint64_t k4G = UINT64_C(0x100000000);                                        ^ ../../third_party/WasmEdge/lib/system/allocator.cpp:65:40: error: unused variable k12G [-Werror,-Wunused-const-variable] static inline constexpr const uint64_t k12G = UINT64_C(0x300000000);                                        ^ 1 warning and 2 errors generated. 

 诸如这类报错，在 BUILD.gn 中使用到该源码的模块中添加 cflags.例如，对上面的报错，可以添加如下的 cflags ：

cflags = [   ...   "-Wno-unused-const-variable",   ... ] 

 如果出现下面的 C++ 的链接编译报错，

../../third_party/WasmEdge/lib/host/wasi/inode-linux.cpp:745:3: error: cannot use try with exceptions disabled   try {    ^ 

 则添加 cflags_cc:

# BUILD.gn 使用到该源码的相应模块 {    ...   cflags_cc = [      ...     "-fexceptions",     ...   ] } 

 移植过程中还有许多诸如此类的编译报错，在此不进行一一列举。

想了解更多内容，请访问：

和华为官方合作共建的鸿蒙技术社区

https://harmonyos.51cto.com

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