Wasmerが「py2wasm」を発表、PythonからWebAssemblyに変換 インタープリタより3倍高速実行可能に：Nuitkaを利用し高速化、難読化

WebAssembly（Wasm）ランタイムを開発するWasmerは、PythonプログラムをWebAssemblyに変換し、ベースラインインタープリタよりも3倍高速に実行できるようにする「py2wasm」を発表した。

[＠IT]

　WebAssembly（Wasm）ランタイムを開発するWasmerは2024年4月19日（米国時間）、PythonプログラムをWebAssemblyに変換し、ベースラインインタープリタよりも3倍高速に実行できるようにするコンパイラ「py2wasm」を発表した。

　py2wasmの使い方は以下の通り。

　なお、py2wasmはPython 3.11環境で実行する必要がある。

pystone.pyベンチマーク

　Wasmerは、「pystone.py」ベンチマークを使用して、「Pythonをネイティブに実行した場合」「CPythonインタープリタをWebAssemblyで実行した場合」「Pythonコンパイラ『Nuitka』のフォークを用いたpy2wasmを使用した場合」のパフォーマンスを比較した結果を、以下のように報告している。

Pythonのパフォーマンス比較（提供：Wasmer）

Pythonをネイティブに実行した場合

CPythonインタープリタをWebAssemblyで実行した場合

Pythonコンパイラ「Nuitka」のフォークを用いたpy2wasmを使用した場合

　py2wasmを使用すると、ネイティブPythonの約70％の速度を達成でき、ベースラインインタープリタよりも2.5〜3倍高速に実行できる。

WebAssemblyでPythonワークロードを最適化する方法

　Wasmerは、WebAssemblyでPythonを高速化する方法として、以下の3つを比較検討した。その結果、PythonコンパイラであるNuitkaのフォークをpy2wasmに採用することを決めた。

パフォーマンスの高いコードにコンパイル可能なPythonのサブセットのみをWebAssemblyにコンパイルする

　この方法では、Cython、RPython（PyPy）、Codonがよく使用される。

• 利点：高パフォーマンスのコードを生成できる
• 欠点：完全な構文やモジュールをサポートしない

Python内部でJITを使用し、実行のホットパスがWebAssemblyにコンパイルされるようにする

　この方法では、PyPyがよく使用される。

• 利点：極めて高速
• 欠点：ウォームアップが必要
• 欠点：WebAssemblyでサポートするのは容易なことではない（サポートは可能）

生成されたコードを静的解析を用いて最適化する

　この方法では、Mypy、mypy-cがよく使用される。

• 利点：どのPythonコードやアプリケーションともほぼ互換性がある
• 欠点：1.5〜3倍の高速化しか期待できない
• 欠点：適切に実行するのが難しい
• 欠点：バイナリが大きくなる

Nuitkaの採用

　Nuitkaは、プログラムが行うPythonの呼び出しをCにトランスパイルすることで動作する。Pythonコードを対応するCPython呼び出しにトランスパイルするので、ほとんどのPythonプログラムをサポートする。

　また、コードの難読化も可能にする（生成されたプログラムは逆コンパイルできない）。

　全ての選択肢を分析した結果、WebAssemblyでPythonを最速で動作させる方法は、Nuitkaを使用することだろうと、Wasmerは判断した。

　Wasmerは、同社のサーバレスアプリケーションプラットフォーム「Wasmer Edge」で、Pythonバックエンドアプリケーションを極めて高いパフォーマンスで実行できるようにすることで、こうしたアプリケーションのホスティングの選択肢を、現在のクラウドプロバイダーよりはるかに安価に提供することを目指しており、py2wasmによって、この目標に一歩近づけると述べている。

　また、Wasmerは将来的に、py2wasmをWasmerパッケージとして公開し、以下のコマンドを実行するだけで動作するようにする計画だ。