MySQL高阶讲座之:`MySQL`的`Wasm`支持:其在边缘计算和`Serverless`中的应用。

各位观众老爷们,大家好!我是老码,今天咱们聊点刺激的——MySQL的Wasm支持,以及它在边缘计算和Serverless中的骚操作。

准备好了吗?系好安全带,发车!

第一部分:Wasm是个啥玩意?为什么要跟MySQL搞在一起?

Wasm,全称WebAssembly,可不是网页组装的意思啊!它是一种新型的二进制指令集,设计初衷是为了在浏览器里跑高性能应用,比如游戏、音视频编辑等等。但现在,Wasm已经冲出浏览器,在服务器端、嵌入式设备、甚至区块链领域都混得风生水起。

那它为啥这么受欢迎呢?总结起来就三个字:快、小、安全。

  • 快: Wasm是编译成二进制的,执行效率接近原生代码,比JavaScript快N倍(具体多少倍取决于应用场景,反正就是快)。
  • 小: Wasm文件体积小,加载速度快,节省带宽。
  • 安全: Wasm运行在一个沙箱环境里,隔离性好,可以有效防止恶意代码攻击。

OK,Wasm的优点说完了,那它跟MySQL有啥关系?

以前,咱们想在边缘计算设备或者Serverless函数里访问MySQL数据库,通常需要通过API接口,或者直接连接数据库。但这样做有几个缺点:

  1. 网络延迟高: 边缘设备离数据库服务器可能很远,网络延迟是硬伤。
  2. 安全风险大: 直接连接数据库需要暴露数据库的访问凭证,容易被攻击。
  3. 资源消耗高: 每次请求都要建立连接,消耗大量资源。

现在,有了MySQL的Wasm支持,我们就可以把一部分数据库逻辑(比如数据过滤、聚合、转换)放到Wasm模块里,直接在边缘设备或者Serverless函数里执行,避免了网络延迟,提高了安全性,节省了资源。

第二部分:MySQL的Wasm支持:怎么玩?

MySQL从8.0.30版本开始,正式支持Wasm。这意味着我们可以把用C/C++编写的UDF(User-Defined Functions)编译成Wasm模块,然后在MySQL里调用。

具体怎么玩呢?咱们分步骤来说:

  1. 编写UDF代码:

    首先,我们需要用C/C++编写UDF代码。这个代码就是我们想在Wasm模块里执行的数据库逻辑。

    举个简单的例子,假设我们要写一个UDF,计算两个数的平方和:

    #include <mysql.h>
    #include <stddef.h>
    #include <stdint.h>
    
    extern "C" {
    my_bool square_sum_init(UDF_INIT *initid, UDF_ARGS *args, char *message) {
      if (args->arg_count != 2) {
        strcpy(message, "square_sum requires two arguments.");
        return 1;
      }
      if (args->arg_type[0] != REAL_RESULT || args->arg_type[1] != REAL_RESULT) {
        strcpy(message, "square_sum requires two numeric arguments.");
        return 1;
      }
      return 0;
    }
    
    double square_sum(UDF_INIT *initid, UDF_ARGS *args, char *is_null, char *error) {
      double x = *static_cast<double*>(args->args[0]);
      double y = *static_cast<double*>(args->args[1]);
      return x * x + y * y;
    }
    
    void square_sum_deinit(UDF_INIT *initid) {
      // Nothing to do here
    }
    }

    这个代码定义了三个函数:square_sum_initsquare_sumsquare_sum_deinit

    • square_sum_init是初始化函数,用于检查参数类型和数量。
    • square_sum是核心函数,用于计算两个数的平方和。
    • square_sum_deinit是反初始化函数,用于释放资源。
  2. 编译成Wasm模块:

    接下来,我们需要把UDF代码编译成Wasm模块。这需要用到Wasm的编译器,比如Emscripten

    emcc square_sum.cc -o square_sum.wasm -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_square_sum_init','_square_sum','_square_sum_deinit']" -s EXPORTED_RUNTIME_METHODS="['cwrap']" -s MODULARIZE=1 -s 'EXPORT_NAME="square_sum"'

    这个命令会把square_sum.cc编译成square_sum.wasm

    • -s EXPORTED_FUNCTIONS指定要导出的函数,这些函数可以在MySQL里调用。注意,函数名需要加上下划线前缀。
    • -s EXPORTED_RUNTIME_METHODS指定要导出的运行时方法,这里我们导出了cwrap,用于在JavaScript里调用Wasm函数。
    • -s MODULARIZE=1-s 'EXPORT_NAME="square_sum"'指定把Wasm模块封装成一个JavaScript模块,方便在MySQL里加载。
  3. 加载Wasm模块到MySQL:

    编译好Wasm模块后,我们需要把它加载到MySQL里。这需要用到MySQL的CREATE FUNCTION语句。

    CREATE FUNCTION square_sum RETURNS REAL
    SONAME 'square_sum.wasm';

    这个语句会创建一个名为square_sum的函数,它的实现是square_sum.wasm

  4. 调用Wasm函数:

    加载好Wasm模块后,我们就可以像调用普通函数一样调用它了。

    SELECT square_sum(3, 4);

    这条语句会调用square_sum.wasm里的square_sum函数,计算3和4的平方和,结果是25。

第三部分:Wasm在边缘计算和Serverless中的应用场景

OK,基本操作咱们都学会了,接下来咱们看看Wasm在边缘计算和Serverless中的应用场景。

1. 边缘计算:

边缘计算是指把计算任务放到离用户更近的边缘设备上执行,比如摄像头、传感器、智能家居设备等等。

在边缘计算场景下,我们可以把一些数据库逻辑放到Wasm模块里,直接在边缘设备上执行,避免了网络延迟,提高了响应速度。

举个例子,假设我们有一个智能摄像头,需要实时检测人脸。我们可以把人脸识别算法和一部分数据库逻辑放到Wasm模块里,直接在摄像头上执行。当摄像头检测到人脸时,它可以直接在本地查询数据库,获取人脸的详细信息,而不需要把数据传到云端。

2. Serverless:

Serverless是指把应用部署到云平台的无服务器计算服务上,比如AWS Lambda、Azure Functions等等。

在Serverless场景下,我们可以把一些数据库逻辑放到Wasm模块里,直接在Serverless函数里执行,节省了资源,提高了效率。

举个例子,假设我们有一个电商网站,需要实时统计商品的销量。我们可以把销量统计逻辑放到Wasm模块里,直接在Serverless函数里执行。当用户购买商品时,Serverless函数可以调用Wasm模块,更新数据库里的销量数据,而不需要建立数据库连接。

第四部分:代码示例:一个更复杂的例子

光说不练假把式,咱们来一个更复杂的例子。假设我们要写一个UDF,用于计算字符串的相似度。

  1. 编写UDF代码:

    #include <mysql.h>
    #include <stddef.h>
    #include <stdint.h>
    #include <string.h>
    #include <algorithm>
    #include <vector>
    
    extern "C" {
    my_bool levenshtein_init(UDF_INIT *initid, UDF_ARGS *args, char *message) {
      if (args->arg_count != 2) {
        strcpy(message, "levenshtein requires two arguments.");
        return 1;
      }
      if (args->arg_type[0] != STRING_RESULT || args->arg_type[1] != STRING_RESULT) {
        strcpy(message, "levenshtein requires two string arguments.");
        return 1;
      }
      return 0;
    }
    
    longlong levenshtein(UDF_INIT *initid, UDF_ARGS *args, char *is_null, char *error) {
      char *s1 = args->args[0];
      char *s2 = args->args[1];
      longlong len1 = args->lengths[0];
      longlong len2 = args->lengths[1];
    
      std::vector<std::vector<int>> matrix(len1 + 1, std::vector<int>(len2 + 1));
    
      for (int i = 0; i <= len1; i++) {
        matrix[i][0] = i;
      }
      for (int j = 0; j <= len2; j++) {
        matrix[0][j] = j;
      }
    
      for (int i = 1; i <= len1; i++) {
        for (int j = 1; j <= len2; j++) {
          int cost = (s1[i - 1] == s2[j - 1]) ? 0 : 1;
          matrix[i][j] = std::min({matrix[i - 1][j] + 1, matrix[i][j - 1] + 1, matrix[i - 1][j - 1] + cost});
        }
      }
    
      return matrix[len1][len2];
    }
    
    void levenshtein_deinit(UDF_INIT *initid) {
      // Nothing to do here
    }
    }

    这个代码定义了一个名为levenshtein的UDF,用于计算两个字符串的Levenshtein距离(编辑距离)。

  2. 编译成Wasm模块:

    emcc levenshtein.cc -o levenshtein.wasm -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_levenshtein_init','_levenshtein','_levenshtein_deinit']" -s EXPORTED_RUNTIME_METHODS="['cwrap']" -s MODULARIZE=1 -s 'EXPORT_NAME="levenshtein"'
  3. 加载Wasm模块到MySQL:

    CREATE FUNCTION levenshtein RETURNS INTEGER
    SONAME 'levenshtein.wasm';
  4. 调用Wasm函数:

    SELECT levenshtein('kitten', 'sitting');

    这条语句会调用levenshtein.wasm里的levenshtein函数,计算kittensitting的Levenshtein距离,结果是3。

第五部分:注意事项和坑点

Wasm虽然好,但也有一些注意事项和坑点需要注意:

  1. Wasm模块的大小: Wasm模块的大小会影响加载速度和资源消耗。尽量减小Wasm模块的大小,避免包含不必要的代码和数据。
  2. Wasm模块的安全性: Wasm模块运行在一个沙箱环境里,但仍然存在安全风险。要仔细检查Wasm模块的代码,避免包含恶意代码。
  3. Wasm模块的兼容性: Wasm模块需要在不同的平台上运行,要确保Wasm模块的兼容性。可以使用Emscripten提供的工具,生成不同平台的Wasm模块。
  4. MySQL的版本: MySQL的Wasm支持是从8.0.30版本开始的,要确保MySQL的版本符合要求。
  5. UDF的类型: UDF的类型要与Wasm模块的函数签名一致。如果UDF的类型不正确,会导致调用失败。

第六部分:未来展望

MySQL的Wasm支持还处于起步阶段,未来还有很大的发展空间。

  1. 更多的Wasm语言支持: 目前MySQL只支持用C/C++编写的UDF编译成Wasm模块,未来可以支持更多的Wasm语言,比如Rust、Go等等。
  2. 更强大的Wasm功能: 未来可以扩展Wasm的功能,比如支持多线程、SIMD等等,提高Wasm模块的性能。
  3. 更好的Wasm工具: 未来可以提供更好的Wasm工具,比如调试器、性能分析器等等,方便开发者开发和调试Wasm模块。

第七部分:总结

总而言之,MySQL的Wasm支持是一项非常有前景的技术,它为边缘计算和Serverless应用带来了新的可能性。虽然目前还存在一些挑战,但随着技术的不断发展,Wasm必将在数据库领域发挥越来越重要的作用。

好了,今天的讲座就到这里。感谢各位观众老爷们的收听,咱们下期再见!

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