より高速なRubyのWebAssembly実装「Ruvy」、Shopifyがオープンソースで公開。Ruby仮想マシンとRubyアプリを組み合わせてビルド

昨年（2023年）12月にリリースされた「Ruby 3.2」では、WebAssemblyによって実装されたRubyランタイム「Ruby.wasm」が正式版となりました。これによりWebブラウザや単体のWebAssemblyランタイムの上でRubyランタイムを実行し、Rubyプログラムを実行できるようになりました。

このRuby.wasmをベースに、さらに高速なRubyのWebAssembly実装となる「Ruvy」が、Shopifyからオープンソースとして公開されました。

Calling all #Ruby developers! Explore a new tool for leveraging Ruby to create #WebAssembly modules. Check out our blog post introducing Ruvy here: https://t.co/koxtWMiKPE

— Shopify Engineering (@ShopifyEng) October 18, 2023

Ruvyの開発元であるShopifyは、Ruby on Railsを用いて大規模なECサイト構築サービスを展開しており、Rubyの開発に対して積極的に貢献していることでも知られています。例えばRuby 3.1では同社が開発した高速なJITコンパイラ「YJIT」がメインラインにマージされました。

Ruvyの実体はRubyをビルドするためのツール群

今回、同社が公開した「Ruvy」は、正確にはRuby.wasmの技術をベースに、より高速な実行を可能にするRubyのWebAssemblyバイナリを生成する一連のツール群（ツールチェーン）です。

その高速性のカギは、RubyランタイムすなわちC言語で書かれたRubyのソースコードであるCRubyをWebAssemblyバイナリにビルドする際に、実行対象となるRubyプログラムも一体化してWebAssemblyバイナリ化してしまうという点にあります。

つまりRuvyには、Ruby.wasmのようなコンパイル済みのバイナリはありません。Rubyアプリケーションごとに利用者が自分でビルドすることになります。前述の通り、そのための一連のツール群が「Ruvy」の実体です。

例えばRubyプログラム「hllo_world.rb」をRuvyで実行する場合、次のようにビルドを行い、生成された「index.wasm」を実行することで、「Hello world」という結果を得ることになります。

$ cargo run --package=cli ruby_examples/hello_world.rb -o index.wasm
$ wasmtime index.wasm
Hello world

Ruvyはビルド時に仮想マシンを初期化済み

同社のブログ記事「Introducing Ruvy 」の説明では、Ruvyの利点は2つあると説明されています。

1つはRubyのアプリケーションと組み合わせてビルドされた時点で、Ruby仮想マシンの初期化まで済ませてしまうことによる高速化です。「Introducing Ruvy」から一部を引用します。

Whereas Ruvy pre-initializes the Ruby virtual machine when the Wasm module is built, which improves runtime performance by around 20%.

RuvyはWasmモジュールのビルド時にRuby仮想マシンを事前に初期化するため、実行時のパフォーマンスが約20％向上する。

Ruby.wasmでは、WebAssemblyがWASI（WebAssembly System Interface）を通じてファイルシステム（もしくはRuby.wasmが備える仮想ファイルシステム）からRubyアプリケーションのコードを読み込み、同時にRuby仮想マシンが初期化されます。

Ruvyではそのプロセスをビルド時に済ませているために、実行時には時間短縮になるというわけです。

もう1つの利点は、エッジコンピューティングのような小さなコンピューティング環境でも実行しやすい点だと説明されています。

Wasm modules created by Ruvy do not require providing a file path as a WASI argument. This makes it compatible with computing environments that cannot be configured to provide additional WASI arguments to start functions, for example various edge computing services.

Ruvyによって作成されたWASMモジュールは、WASI引数としてファイルパスを提供する必要がありません。このため、例えば様々なエッジコンピューティングサービスなど、追加のWASI引数を提供するように設定できないコンピューティング環境との互換性を実現できます。

サーバレス環境で最適に実行することを想定したJavy/Ruvy

Shopifyは「Shopify Functions」と呼ばれるサーバレス環境を提供しており、ここでWebAssemblyを実行可能です。こうしたサーバレス環境では小さなコンピューティングリソースで高速に起動し、実行可能なアプリケーションが求められます。

Shopifyは今年（2023年）2月に、このShopify Functionsで最適に実行できるようにJavaScriptエンジンをWebAssembly化した「Javy」を公開しています。

Javyは、今回のRuvyと同様にJavaScriptエンジンとJavaScriptプログラムを組み合わせてWebAssembly化するというアプローチを採用しています。Ruvyは（名称からも連想されるとおり）JavyのRuby版として、同様にShopify Functionsの環境での実行を想定して開発されたものだといえるでしょう。