V8引擎的Emscripten後端將換新改用LLVM WebAssembly

瀏覽器Chrome的開源Javascript引擎V8團隊，釋出了他們最新的WebAssembly整合進度，即將把Emscripten後端從原本的Fastcomp，預設轉換成LLVM WebAssembly，V8開發團隊提到，經過他們的努力，現在LLVM WebAssembly在大多數的指標已經打敗了Fastcomp，可以正式預設成為V8的第三代Emscripten後端。

V8的第一代Emscripten後端是2010年的實驗性實作，由JavaScript撰寫而成，並以文字的形式解析LLVM中介碼（IR），但因為LLVM的文本格式會改變，而且編譯也不夠快，所以有著明顯的缺點。而後開發團隊在2013年，用LLVM的分叉開發了第二代Emscripten後端Fastcomp，但在產出程式碼品質還有編譯時間仍不盡理想。

Emscripten後端從Fastcomp換到LLVM WebAssembly，帶來了幾項優點。首先，編譯器執行鏈結（Linking）速度更快，現在LLVM WebAssembly後端與wasm-ld都支援使用WebAssembly物件檔案進行漸增編譯，而漸增編譯能大幅提升鏈結速度。開發團隊提到，Fastcomp在位元碼檔案中使用LLVM中介碼，而這代表編譯器在鏈結的時候，中介碼全部都會由LLVM編譯，而這是造成鏈結時間慢的主要原因。

第二個優點則是，LLVM WebAssembly與Fastcomp相比，能產出容量更小且運作速度更快的程式碼。開發團隊最佳化了LLVM WebAssembly後端以及Binaryen最佳化工具，Binaryen是WebAssembly編譯以及工具鏈基礎設施函式庫。

另外，Emscripten後端更新讓V8可以支援更多WebAssembly的新功能，開發團隊表示，Fastcomp在執行asm2wasm之前就編譯出asm.js，這使得難以處理新的WebAssembly功能，像是例外以及SIMD等，而在WebAssembly後端進行這些工作，則是比較符合流程選擇。而且使用上游的WebAssembly後端，也就代表能更快獲得來自LLVM上游的新功能，包括Clang中新的C++語言功能，還有LLVM中介碼最佳化等。

開發團隊展示了實驗結果，在程式碼大小以及執行速度上，LLVM WebAssembly後端表現更加優秀。（下圖）WebAssembly後端產生的程式碼大小，幾乎都比Fastcomp還要小，無論是圖左微基準測試，還是右側大寫的巨集基準測試，巨集測試平均縮小3.7％，開發團隊提到，這個程度的程式碼容量縮減，對於升級編譯器來說，是不錯的結果。

而在基準測試速度上（下圖），結果看起來比較不一致，在更換成LLVM WebAssembly後端後，不少微基準測試的執行速度反而上升，開發團隊提到，由於微基準測試都是單個函式或是迴圈，因此對於任何程式碼的改變，都會輕易的受到虛擬機器的最佳化選擇影響，但整體來說，還是有一半的微基準的執行速度有正面改進。

開發團隊提到，觀察巨集基準測試更實際，除了LZMA同樣受不理想的內聯決策影響是異常值外，每個基準測試的效能都有所改進，平均加速3.2％。

Google拿遊戲引擎的作為例子（下圖），在編譯階段，LLVM WebAssembly後端因為不僅將程式碼編譯成位元碼，還把位元碼編譯成WebAssembly，因此整體編譯時間比起Fastcomp還要多一點點，但是鏈結速度卻比Fastcomp快7倍。