使用WebAssembly又有新案例！影片串流服務Amazon Prime Video導入這項技術，大幅降低影格繪製時間

追劇是許多人每天不可或缺的重要娛樂之一，而影片隨選播放平臺如何提升更好的觀賞體驗，也成為各業者持續競爭、提升的關鍵技術應用類型。最近Amazon發布了網路隨選影片播放服務Prime Video應用程式更新，也反映了廠商不斷追求技術突破的企圖心。在這次的升級作業當中，Prime Video將原本JavaScript的工作負載，部分切換至WebAssembly運作，進而加速影像繪製的效能，舉例來說，他們將大部分電視節目的影格繪製時間從28毫秒減少至18毫秒，對於最糟的繪製情況，時間也從40毫秒降至25毫秒。

目前，Prime Video已經在8千多種的裝置上提供內容，包括遊戲機、電視、機上盒和USB串流媒體電視棒等，Amazon表示，他們在多種類型的裝置上提供應用程式，而這些裝置每個都需要獨立的應用程式版本，這使得他們在更新和效能提升之間，難以做出抉擇。因此Amazon開始嘗試WebAssembly來解決這個困境，還加入Bytecode Alliance，對WebAssembly社群做出貢獻。

Prime Video應用程式分為兩部分，一部分是儲存在裝置上，以C++編寫的高效能引擎，另一部分則是易於更新的元件，每次在應用程式啟動時下載。精簡的C++層包括：JavaScript VM，以及執行Prime Video應用程式所需要的元件，來處理輸出、媒體工作管線、和網路存取等工作。

而下載的部分包括應用程式程式碼，處理場景管理、動畫系統、圖形渲染、布局和資源管理等低階元件，而過去這些元件皆使用JavaScript。Amazon解釋，基於這樣的架構可使他們加速新功能和錯誤修復的腳步，不需經歷更新C++層緩慢的過程，可以做到每隔數小時就發布一次更新的程度。雖然JavaScript可以頻繁更新，但是效能又比C++差上許多，因此Amazon時常必須在之中權衡。

後來，Amazon嘗試使用WebAssembly，作為解決兩難困境的方案。這是因為WebAssembly能夠與C或Rust一樣，提供強大的語言功能，經編譯之後的WebAssembly檔案，可以在虛擬機器上執行，而虛擬機器在程式碼和硬體之間，提供獨立於裝置的統一介面。經過Amazon數年的實驗，他們開始使用Rust撰寫並且編譯成WebAssembly程式碼，而導入這樣的做法後，效能是JavaScript的10倍到25倍。

然而，Amazon又不能完全用Rust重寫Prime Video應用程式，並只在WebAssembly VM上執行，因為他們還需要考慮不支援WebAssembly的舊裝置和瀏覽器，因此Amazon最後選擇只針對低階系統施作，從JavaScript搬遷至WebAssembly，而這樣的形式仍然可以在應用程式上帶來效能加速，同時，應用程式團隊也不需要在意WebAssembly虛擬機器上執行的程式行為。

在新系統中，WebAssembly VM和JavaScript VM能在不同執行緒上運作，Amazon可以更新用戶裝置上的內容，加入WebAssembly VM，而該WebAssembly VM能夠執行全JavaScript內容，或是同時包含JavaScript、WebAssembly的內容。

當應用程式啟動時，程式會檢查裝置對WebAssembly的支援程度，當裝置可以運作WebAssembly，程式會先在裝置建立輕量級JavaScript主機節點，該主機節點功能只能向WebAssembly VM發送命令，而WebAssembly主機節點才是真正處理命令的地方。兩個虛擬機器之間，則會使用訊息進行通訊，至於WebAssembly元件的工作，是在不中斷的情況，盡快更新節點並且推送影格內容到螢幕上。

將部分程式移植到Rust和WebAssembly上，大幅提高應用程式效率之後，也使得影格數更加穩定，所以，現在的Prime Video能夠可靠地實現每秒60影格，除了帶來更好的效能，WebAssembly程式節省更多資源——WebAssembly VM所使用的全部記憶體量，僅有7.5 MB，相較於原本僅依賴JavaScript VM的系統，省下了30 MB，而這樣的特色在許多記憶體資源稀缺的裝置上，是一個很大的優點。另外，WebAssembly模組的二進位檔案大小，僅有150 KB，Amazon表示，模組體積小，加上虛擬機器啟動速度快，這代表：即便多加入WebAssembly VM，實際上也不會影響應用程式的啟動時間。

藉由將Rust編譯成WebAssembly程式，也可從Rust的高安全性中獲益，因為只要工程師會編寫Rust，就能貢獻程式碼，並不需要逐行程式碼審查安全性，且對於編譯器能夠信任之後，開發人員可以把重點擺在功能開發上，而不是處理語言的極端情況。