Wasmtime 运行时深入：Cranelift、JIT/AOT 与资源管控

定位：
□ WASI 参考实现（系统接口的标准示范）
□ 组件模型的主要推动者
□ 面向服务端/边缘：高性能、可嵌入、可配置

架构分层：
[WASM 模块] → [Cranelift 编译器] → 机器码 → [JIT/AOT 执行引擎]
                              │
               [Store / 实例 / 宿主集成层]
                              │
               [WASI 能力接口 / 组件模型]

编译管线：
WASM → 中间表示（IR）→ SSA 化 → 优化 passes → 指令选择 → 寄存器分配 → 机器码
        │                                   │
        └── 类型信息（含 GC/引用类型）         └── 多目标后端（x86_64/aarch64/riscv…）

JIT（默认）：加载 WASM → 即时编译 → 执行
  → 灵活、嵌入友好、逐模块编译

AOT：预先用 wasmtime compile 编译成产物文件（.cwasm）
  → 运行时跳过编译，冷启动最快
  → 适合固定模块 + 追求启动性能的场景

# AOT 编译成可复用产物
wasmtime compile app.wasm -o app.cwasm
# 运行时直接加载编译产物
wasmtime run app.cwasm

Module（编译后的模块：代码 + 类型 + 导入导出签名）
  → Engine（编译与执行引擎，全局唯一）
  → Store（每个实例的状态空间：内存、全局、引用、宿主对象）
  → Instance（Module × Store 的具体实例，可调用其导出函数）

// Rust 嵌入示例（简化）
let engine = Engine::default();
let mut store = Store::new(&engine, ());          // 每个实例一个 store
let module = Module::from_file(&engine, "app.wasm")?;
let instance = Instance::new(&mut store, &module, &[])?;   // 传导入
let func = instance.get_typed_func::<i32, i32>(&mut store, "add")?;
let result = func.call(&mut store, 1)?;

标量：i32/i64/f32/f64
引用：funcref、externref、GC 引用（struct/array，见 WasmGC）
复合：多值返回、表（table）、GC 堆对象

宿主对象：externref 承载「宿主侧引用」（如 Rc<RefCell<...>> 包装）
  → 由宿主持有生命周期，WASM 侧只是不透明引用

机制：
□ Engine 全局维护一个 epoch 计数器
□ 机器码在基本块边界检查 epoch 是否变化
□ 宿主定期 `engine.increment_epoch()`（如每 50ms 一次）
□ 模块执行超「预算周期」→ 抛出中断 → 宿主可终止

优点：
□ 开销极小（基本块边界一次比较）
□ 不依赖线程/信号，单线程也能抢占
□ 适合「在同一个线程调度多个模块」

// 宿主侧：定期推进 epoch
std::thread::spawn(|| {
    loop {
        std::thread::sleep(Duration::from_millis(50));
        engine.increment_epoch();
    }
});
// 模块内检查：编译时启用 epoch 中断，超预算即被拦

fuel：逐指令计费（每执行 N 条指令消耗 1 单位燃料）
  → 宿主设 fuel 预算
  → 耗尽时抛出 trap（FuelExhausted）
  → 适合「按请求配额」的模型（FaaS/多租户）

其他限制：
□ 内存上限：max_memory_size（防止大内存耗尽宿主）
□ 表大小、栈深度限制
□ 导入函数白名单（能力收口）

// 设置 fuel 预算（简化）
store.set_fuel(1_000_000)?;
match func.call(&mut store, args) {
    Err(WasmtimeError::FuelExhausted) => { /* 配额用尽 → 拒绝 */ }
    _ => {}
}

编译缓存（cache）：
□ 把编译产物（机器码）缓存到磁盘/内存
□ 相同模块（按 hash）复用，跳过重新编译
□ cache-config.toml 控制目录、大小、压缩

并行编译：
□ 多模块/多实例并行编译（利用多核）
□ 每个模块内部按函数并行（Cranelift 支持）

# ~/.config/wasmtime/cache-config.toml（示例）
[cache]
enabled = true
directory = "/var/cache/wasmtime"
cache_size = 1_073_741_824   # 1GB

WASI 接口（以 preview2 为主）：
□ 文件系统：path_open / fd 权限（capability 方式）
□ 网络：sockets（bind/connect 需显式授权）
□ 时钟、随机数、环境变量（白名单）

接入方式：
Wasmtime 通过「WASI 实现 + 宿主映射」把系统调用接给宿主
  → 宿主决定「开放哪些路径/端口/能力」

// 只开放特定目录（示例）
let dir = CapabilityDir::new(PathBuf::from("/data"));
let ctx = WasiCtx::builder().preopened_dir(dir, "/data")?.build()?;