WebAssembly выходит за пределы браузера: серверные и embedded-применения

WebAssembly (WASM) — язык программирования низкого уровня для стековой виртуальной машины. Когда он только появился, его воспринимали исключительно как технологию для ускорения веб-приложений. Сегодня WASM стремительно выходит за границы браузера, открывая новые возможности для серверных и встраиваемых систем. Кардинально меняется сам подход к созданию кроссплатформенных приложений.

WebAssembly в браузере: как всё начиналось

Прежде чем говорить о настоящем и будущем WebAssembly, вспомним, с чего он начинался. Технология создавалась исключительно для работы в браузере. WebAssembly использовался (и используется сейчас): для оптимизации производительности, миграции legacy-нативных приложений, запуска кода на языках, отличных от JavaScript.

Ярче всего успех этого подхода демонстрирует Figma — популярный редактор для дизайнеров интерфейсов. Для многих стало неожиданностью, что редактор Figma, будучи веб-приложением, написан на C++.

Александр Коротаев, фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

На заре появления WASM многие ошибочно считали его то ли машиной для ускорения JS, то ли нативным модулем, который имеет доступ к операционной системе. Буквально чудо-коробочка, в которую можно поместить весь код, и он станет быстрее в три раза. Но в реальности технология столь ограничена в применении, что она до сих пор остается нишевой, хотя и очень перспективной.

До WebAssembly разработчики Figma использовали технологию asm.js — предшественника WASM. Специальный компилятор преобразовывал (транспилировал) код C++ в высокооптимизированный JavaScript, который браузерные движки могли выполнять с близкой к нативной производительностью. У этого подхода были недостатки: большой размер получаемого кода и затраты на его парсинг и компиляцию в браузере.

Переход на WebAssembly стал переломным моментом. Поскольку WASM — это бинарный машинно-ориентированный формат, он гораздо компактнее и требует меньше ресурсов для обработки браузером. В результате миграции с asm.js на WebAssembly, Figma получила трёхкратный прирост производительности.

Этот кейс наглядно показал, что WebAssembly — это не просто ещё одна веб-технология, а настоящий прорыв, который стирает границы между нативными и веб-приложениями. Успех Figma и подобных проектов заложил фундамент для следующего логического шага: если WebAssembly так эффективен в браузере, почему бы не запускать его где угодно?

Почему WebAssembly выходит за пределы браузера

WebAssembly изначально создавался как безопасная, эффективная и портируемая платформа для компиляции высокоуровневых языков. Ключевые преимущества этого инструмента — изоляция выполняемого кода, платформонезависимость и высокая производительность — оказались востребованы не только в вебе.

Серверные и встроенные системы долгое время страдали от проблем совместимости, безопасности и сложности распространения кода. Традиционные подходы к изоляции (например, контейнеризация) требуют значительных ресурсов и не всегда дают достаточный уровень безопасности. WebAssembly предлагает альтернативу: песочницу с минимальными накладными расходами и встроенными механизмами безопасности.

Главным катализатором этого процесса стал стандарт WASI (WebAssembly System Interface), разработанный при участии Mozilla, Fastly и других компаний. WASI предоставляет стандартизированный интерфейс, где WebAssembly-модули взаимодействуют с операционной системой и решают проблему переносимости между различными платформами.

Александр Коротаев, фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

Открытая «кроссплатформенная» обертка WASI — это довольно большой прорыв в разработке, так как в текущем состоянии все современные продукты, выпускающиеся для разных ОС с одной кодовой базой, имеют большие, подчас legacy модули совместимости, или же запускаются внутри особых песочниц, сильно увеличивающих размер бандла. Например, браузерный движок Electron или React Native.

Как WebAssembly работает вне браузера

Вне браузера WebAssembly исполняется в специальных средах выполнения (runtimes), которые взаимодействуют с операционной системой через WASI. Известные примеры — Wasmtime от Mozilla, Lucet от Fastly и Wasmer.

Эти среды выполняют роль «концептуальной операционной системы», предоставляют модулям WebAssembly стандартизированный доступ к системным ресурсам: файлам, сети, случайным числам и другим функциям.

WebAssembly принципиально отличается от традиционных подходов тем, что изолируется на уровне инструкций, а не процессов. Каждый модуль выполняется в собственной песочнице с чётко определенными границами доступа к ресурсам. Это значительно снижает риск компрометации системы даже в случае уязвимостей в самом коде.

Безопасность как фундаментальное преимущество

Безопасность WebAssembly основана на нескольких уровнях защиты. Модули выполняются в изолированной среде, отделённой от хост-системы с помощью техник изоляции отказов. Это означает, что приложения выполняются независимо и не могут покинуть песочницу без явного разрешения через API.

Система контролирует выполнение кода с помощью статической проверки типов — все функции нужно явно объявлять перед использованием. Даже косвенные вызовы проверяются на соответствие сигнатурам прямо во время работы программы. Такой подход блокирует распространённые атаки — переполнение буфера и внедрение вредоносного кода.

Память в WebAssembly изолирована — напрямую с ней работать нельзя. Когда система обращается к памяти, она проверяет границы доступа, а локальные переменные хранятся в защищённом стеке вызовов.

Важность такого подхода к безопасности сложно переоценить в свете общих трендов защиты данных. К 2025 году безопасность и конфиденциальность стали ключевыми приоритетами для индустрии. Это особенно актуально на фоне растущих рисков при работе с большими языковыми моделями (LLM), которые могут невольно запоминать и воспроизводить конфиденциальные данные из тренировочных наборов.

Если запускать изолированные модули WebAssembly на своей инфраструктуре вместо публичного облака, можно безопасно обрабатывать чувствительные данные без риска утечки.

Александр Коротаев, Фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

Здесь явно подчеркивается безопасность платформы из коробки, но не стоит забывать, что на разработчике все еще лежит ответственность за безопасность данных и пользователей. Режим «разрешить все» — стандарт для любого MVP, и без аудита перед релизом тут все еще не обойтись. Платформа лишь гарантирует, что память процесса будет защищена от несанкционированного доступа, что уже давно делается во всех популярных операционных системах. Чтобы выйти за пределы стека или прочитать чужую память, надо использовать очень старые компиляторы или сильно низкоуровневые средства разработки.

Серверные применения WebAssembly

Серверный ландшафт традиционно строился на монолитных приложениях и виртуальных машинах, но сегодня индустрия движется к более легковесным и изолированным компонентам. WebAssembly предлагает компромисс между производительностью нативного кода и безопасностью интерпретируемых сред. Эта технология особенно востребована в сценариях, где критически важны быстрое масштабирование и минимальное время запуска.

Микросервисы и бессерверные архитектуры

WebAssembly идеально подходит для микросервисных архитектур благодаря легковесности и быстрому запуску. В отличие от традиционных контейнеров, WASM-модули не требуют отдельной ОС и запускаются за миллисекунды.

Кейс: компания Fastly использует WebAssembly для исполнения пользовательского кода на серверах. Их технический директор Тайлер МакМаллен отмечает: «Мы рассматриваем WebAssembly как платформу для быстрого и безопасного кода в облаке на границе сети».

Безопасные расширения приложений

Многие приложения позволяют пользователям запускать собственный код через плагины и расширения. Но это создаёт риски для безопасности. В WebAssembly пользовательский код выполняется с минимальными рисками.

Веб-сервер Angie использует WASM для безопасности пользовательских модулей. Это решает проблему совместимости, характерную для традиционных модулей, написанных на C.

Экономическая эффективность таких вариантов становится решающим фактором. По данным на 2025 год, глобальный рынок больших языковых моделей (LLM), чьи backend-системы часто используют микросервисные архитектуры, демонстрирует колоссальный рост. Прогнозируется, что к 2033 году он достигнет $140,8 млрд.

Для таких масштабов нужны технологии с качествами, которые как раз предоставляет WebAssembly: безопасность, переносимость и эффективное использование ресурсов. Почти все компании из списка Fortune 500 уже используют генеративный ИИ в своих бизнес-процессах, и для многих из них WebAssembly — ключевой инструмент для развёртывания и масштабирования этих рабочих нагрузок.

Александр Коротаев, Фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

Здесь все закономерно: бизнес всегда выбирал решения, где можно было написать код один раз и поставить его сразу на несколько платформ. Даже если сами решения сырые и небезопасные, дешевле было увеличить поддержку пользователей и настроить аудит безопасности, чем реализовать фичу для каждой платформы отдельно. Так на рынок вышли Python, Node.js, React Native, стремительно обгоняя конкурентов за счет скорости разработки.

WebAssembly в embedded-системах

WebAssembly успешно работает на серверах, но главные изменения происходят во встроенных системах. В IoT всегда была проблема совместимости: разные процессоры, операционные системы и периферийные устройства.

Технология предлагает принципиально новый подход — единую бинарную форму, способную работать на любом микроконтроллере с минимальными адаптациями. Теперь разработчики могут не привязываться к конкретным платформам и сосредоточиться на бизнес-логике приложения.

Удаленные интерфейсы и централизованный мониторинг

Производители встраиваемых систем всё чаще нуждаются в удаленных интерфейсах и централизованном мониторинге. WebAssembly позволяет повторно использовать код, написанный для embedded-устройств, в веб-интерфейсах для удалённого управления.

Согласно исследованию Qt Company, более 77% респондентов из промышленной автоматизации считают удалённое управление и централизованный мониторинг критически важными в ближайшие десять лет. WebAssembly предоставляет экономичный способ реализации таких решений.

Александр Коротаев, Фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

А это, пожалуй, самая продающая фича: обычно у компаний, которые выходят на рынок со своими железками, базами данных и прочими продуктами, все продажи буквально построены на том, что программисты у клиента знают, как это быстро встроить. Так, бизнес готов платить деньги. Обычно у них есть проблемы с API для разных языков программирования, ОС и девайсов: либо хорошо все в JS, а в мобилках не заводится, либо наоборот. А то и вообще: стоит забросить поддержку платформы хоть на полгода, сразу всёперестает работать. Потому поставлять модуль для WASI должно быть дёшево, при этом потенциально можно закрыть даже платформы будущего. Это инновация сродни изобретению стандарта USB.

Прототипирование и сотрудничество

WebAssembly упрощает процесс прототипирования и обратной связи для embedded-устройств. Разработчики могут скомпилировать приложение, разместить его на веб-сервере и предоставить доступ всем заинтересованным сторонам. При этом не нужно распространять устройства или проходить сложные процессы публикации.

Компания Qt использует этот подход в Qt Design Viewer, позволяя разработчикам делиться интерактивными дизайнами, созданными в Qt Design Studio, с коллегами по всему миру.

Примеры внедрения: история ByteFog

Компания Inetra из Новосибирска разработала технологию peer-to-peer для доставки видео ByteFog. Система работает на множестве платформ: Windows, Linux, Android, iOS, Web и Tizen.

Изначально веб-версия использовала Netscape Plugin API, но когда основные браузеры прекратили поддержку этой технологии в 2015 году, компания осталась без веб-версии на два года. Поэтому в 2017 году они обратились к WebAssembly.

Используя компилятор Emscripten, разработчики перенесли существующее C++-приложение в браузер. Главной сложностью было разграничить транспортный слой и бизнес-логику через интерфейсы. Основной канал доставки видео заменили на AJAX, а P2P-слой — на WebRTC.

Результат компиляции — двоичный.wasm-файл и «клеевой код» на JavaScript, взаимодействующий с браузерными API. Это позволило запускать сложную P2P-систему Peers.TV напрямую в браузере без плагинов.

Fastly Terrarium: экспериментальная платформа для WebAssembly-приложений

В 2021 году инженеры Fastly выпустили Terrarium — экспериментальную платформу для запуска WebAssembly-модулей на периферийных устройствах (edge devices), над которой работали несколько лет. Сейчас проект всё ещё в демо-версии.

Terrarium показывает, как можно запускать пользовательский код в изолированных средах с минимальной задержкой. Платформа использует рантайм Lucet, разработанный инженерами Fastly, и поддерживает компиляцию из Rust, C++ и AssemblyScript.

Ключевая особенность подхода — стандарт WASI для системных вызовов, что помогаетпереносить модули между разными средами. Это особенно важно для edge-вычислений, где код должен работать на разнородном оборудовании.

По данным тестирования, время запуска модулей составляет около 50 микросекунд, а потребление памяти измеряется килобайтами на инстанс. Такие показатели достигаются за счёт изоляции на уровне инструкций, а не процессов.

Хотя Terrarium не стал коммерческим продуктом, его наработки повлияли на другие решения Fastly. Компания развивает направление WebAssembly-вычислений далее — экосистема постоянно обновляется.

Технические вызовы и ограничения

Несмотря на впечатляющие возможности WebAssembly за пределами браузера, технология сталкивается с объективными сложностями в реальных проектах. Разработчикам приходится решать две задачи одновременно: изолировать код для безопасности и при этом давать доступ к системе. Важно также сохранить кроссплатформенность, но не терять в производительности на конкретных устройствах.

Эти компромиссы особенно заметны в embedded-среде, где каждое решение напрямую влияет на энергопотребление, стоимость и надежность системы.

Александр Коротаев, Фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

А здесь кроется главное: почему такое решение не было написано ранее? Дело в том, что оно явно затратное по ресурсам, если сравнивать ту же логику, написанную на низком уровне. Сейчас любые устройства стали мощнее, чем ранее, и теперь разница уже не так заметна. Поэтому WASI может широко распространяться, без типичных минусов высокоуровневых абстракций: потребления памяти и энергии сильно выше чем у конкурентов. 

Доступ к аппаратным ресурсам

WebAssembly ограничивает прямой доступ к аппаратуре во встроенных системах — это плата за безопасность. Это усложняет работу embedded-разработчикам.

Сообщество WebAssembly уже решает проблемы. Стандарт WASI продолжает развиваться, и в будущем появятся более гибкие способы работы с оборудованием.

Размер файлов и производительность

WebAssembly-модули могут иметь значительный размер, особенно при включении стандартных библиотек. В случае ByteFog размер бандла достигал 100 МБ, что создавало проблемы для инструментов сборки и загрузки в браузере.

Чтобы уменьшить размер, нужно тщательно удалять неиспользуемый код и подбирать настройки компиляции. Кроме того, передача данных между хост-системой и WebAssembly-модулем обходится дорого.

Александр Коротаев, Фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

Тут имеется ввиду краеугольная проблема WASM модулей — ввод и вывод. Дело в том, что он довольно низкоуровневый, и если в случае с микроконтроллерами они буквально будут говорить на «одном языке» с железом, то более высокоуровневые системы, передающие данные в том же JSON, столкнутся с довольно затратным процессом сериализации данных. Чтение строки с английскими буквами это одно, а текст на разных языках — это уже задачка со звездочкой. Так что в случае LLM надо будет серьезно работать надо протоколом обмена данными.

Инструменты и экосистема

Экосистема WebAssembly вне браузера всё ещё развивается. Поддержка различных языков программирования неравномерна: лучше всего дела обстоят у C/C++ и Rust, с интерпретируемыми языками всё сложнее.

Отладка WebAssembly-модулей ограничена в сравнении с традиционными средствами. Разработчикам часто приходится использовать косвенные методы и работать с преобразованным кодом. Это особенно важно в контексте другой быстрорастущей тенденции — переносить выполнение ИИ-моделей с серверов на сами устройства пользователей (edge computing).

Например, современные компактные LLM, такие как Phi-4-mini-flash, демонстрируют впечатляющую производительность на мобильных чипах ARM, обрабатывая запросы за 90–100 мс прямо на устройстве без облака. Для подобных сценариев WebAssembly с его переносимостью и низким потреблением ресурсов выглядит идеальной средой, если сможет предложить более прямой и эффективный доступ к специфическим возможностям железа.

Будущее WebAssembly вне браузера

Перспективы WebAssembly вне браузера выглядит многообещающим. Стандарт WASI совершенствуется, поддерживая новые системные интерфейсы и возможности. Разработчики получают всё более мощные инструменты для создания и отладки WASM-модулей.

В embedded-сфере WebAssembly может стать стандартом для безопасного выполнения кода на различных устройствах IoT (интернета вещей). Его способность работать на ресурсо-ограниченных устройствах при изоляции делает инструмент привлекательной альтернативой традиционным подходам.

Майлз Боринс, технический директор руководящего комитета Node.js, видит потенциал WebAssembly в решении одной из наибольших проблем фреймворка: «Это способ достичь скорости, близкой к нативной, и повторно использовать код, написанный на других языках (C и C++), сохранять портативность и безопасность».

Александр Коротаев, Фронтенд-разработчик, автор ТГ канала «Трудно быть Коротаевым»:

Как я понял, под фундаментальными проблемами имеется в виду ограничение на кол-во операций с потоками и файлами в текущий версиях Node.js, что не дает серверам на «ноде» тягаться с Nginx на равных.

Итоги

WebAssembly превращается из узкоспециализированной веб-технологии в универсальную платформу для выполнения кода. Безопасность, переносимость и производительность WebAssembly делают его эффективным решением для серверных и встраиваемых систем.

У WebAssembly всё ещё есть проблемы с доступом к аппаратным ресурсам и большим размерам модулей. Однако инструменты и стандарты активно развиваются — скорее всего, эти ограничения постепенно устранят.

Для разработчиков WebAssembly открывает новые возможности повторного использования кода и создания безопасных, переносимых приложений. Для индустрии в целом — это шаг к более безопасным и эффективным моделям распределения и выполнения кода.

Как отмечает Шон Уайт, директор Mozilla по R&D: «WebAssembly уже меняет способы доставки людям новых видов привлекательного контента. С WASI преимущества WebAssembly получат больше пользователей и больше устройств в разных местах».

WebAssembly больше не ограничивается браузером — он становится универсальной платформой для среды, где код должен выполняться безопасно и эффективно везде: от облачных серверов до крошечных устройств интернета вещей.