![[RFC] MLIR Dialect for WebAssembly](/images/C1F3EDA7-125D-430C-9560-155B4C4DACB7)
随着科技的迅猛发展，计算机架构和编译技术的革新正不断推动各种应用场景的进步。WebAssembly，作为一种精简而强大的二进制指令格式，已经成为支持跨平台、跨环境应用的重要技术。近日，MLIR（多级中间表示）社区提出了WebAssembly方言的RFC（请求反馈），旨在为Wasm程序提供一种标准的MLIR表示，并实现从Wasm二进制直接编译到本地机器代码的能力。这一举措不仅丰富了MLIR的功能，也为嵌入式系统领域带来了全新的编译方案，值得业界广泛关注和探讨。WebAssembly，以Wasm简称，是一种基于栈机模型的低级字节码格式。它设计初衷是为网络环境中的代码执行提供安全、快速且稳定的基础，符合现代浏览器对高性能运行沙箱代码的需求。
Wasm的优势不仅局限于浏览器，在云计算、区块链、边缘计算甚至工业控制领域均展现出强大的生命力。MLIR是一个由LLVM项目支持的通用中间表示框架，通过多层抽象和灵活的方言机制，为各种编译任务提供统一、高效的基础架构。建立Wasm作为MLIR方言，有助于打通特定平台Wasm二进制代码与LLVM后端之间的高效通路，实现Wasm到原生代码的无缝转换。MLIR WebAssembly方言的核心是精确映射Wasm指令集、数据结构和控制流语义。在解析阶段，通过解析器导入Wasm二进制文件，生成等价的Wasm方言中间表示。解析器不仅将字节码转换为MLIR操作，关键的是追踪和维护Wasm的栈状态，确保操作数的正确使用，防止无效程序的生成。
栈机模型的转换为SSA（静态单赋值形式）表示，是该项目的技术重点。多数中间表示采用SSA特性，方便进行优化、重写和分析。由于Wasm本身依赖操作数堆栈，如何将栈的动态行为转为静态的SSA语义，避免错误值复用，是难点之一。项目选择用MLIR的memref类型表现变量局部存储，以指针语义管理函数的locals，保留了操作的灵活性与准确性。控制流结构如block、loop和if被建模为MLIR的region和block，实现多层循环、多分支跳转等功能，同时兼顾Wasm的标签层级语义branch。该方言充分保持Wasm指令的语义细节，同时又利用MLIR丰富的控制流和类型系统，为后续降级转换创造条件。
从Wasm方言到LLVM IR的转化路径是关键。MLIR提供了转换框架，将Wasm指令逐步映射到标准方言，如arith、func、cf等，进一步转为LLVM方言后生成平台相关代码。当前实现支持Wasm 2.0规范的大部分数值指令、局部变量、控制指令等，部分依赖嵌入器的特性如内存管理与间接调用尚在开发。引入MLIR Wasm方言最大的优势是提供集成化的AOT（Ahead-Of-Time）编译方案。相比既有的Wasm运行时依赖JIT（即时编译）或解释执行的模式，AOT能显著提升运行性能，减少内存占用，降低目标平台复杂度。尤其是在安全关键的嵌入式领域，如航空航天和汽车电子，高可靠性和确定性的执行要求非常严格，MLIR方案使得Wasm不仅适用，还有望成为工业级嵌入式编译的新选择。
除了技术优势，项目采用开源协作模式，代码结构清晰，包含方言定义、转换机制和驱动工具“Wasabi”，后者集成整个流程，方便用户从Wasm文件生成对应的MLIR和LLVM IR，极大提升开发和调试效率。社区的开放参与将推动该项目快速成熟，覆盖更多指令和特性，完善验证测试，甚至引入WAT（WebAssembly文本格式）解析，拓宽验证手段和易用性。在未来，MLIR WebAssembly方言还有众多拓展空间。对向量化指令的支持将加强高性能计算能力；对嵌入器API的适配将促使更多实际场景集成顺畅；对安全机制和内存管理的进一步细化，将帮助构建更健壮的运行环境。随着Wasm生态的不断膨胀，MLIR为其赋能原生化和多平台兼容性，正逐渐成为业内不可忽视的重要基石。总结来看，MLIR WebAssembly方言是一个结合了现代编译理论与实际应用需求的创新项目。
它不仅填补了Wasm作为输入的本地编译链的空白，还以开源合作态度拓宽了行业共识。从设计理念到技术实现，该项目展现了极高的专业水准和前瞻视野。未来，随着更多资源投入和社区贡献，MLIR WebAssembly方言将为嵌入式系统、云计算及边缘设备提供更安全、高效、高性能的程序编译和执行解决方案，受到更多开发者和研究者关注和使用。拥抱这一趋势，将有助于推动软件开发进入一个更加开放、灵活与高效的新时代。
