Cloudflare, Mozilla ja Facebook arendavad BinaryAST-i JavaScripti laadimise kiirendamiseks

Cloudflare, Mozilla, Facebook ja Bloomberg'i insenerid ettepaneku uus formaat BinaryAST JavaScript koodi kohaletoimetamise ja töötlemise kiirendamiseks veebisaitide avamisel. BinaryAST toob süntaksiparanduse etapi serverisse ja tarnib juba koostatud abstraktse süntaksipuu (AST). BinaryASTi kasutamisel saab brauser kohe edasi liikuda kompileerimise etappi, mööda minnes JavaScripti lähtekoodi parsimisest.

Testimiseks valmistatud musterteostus, mis on saadaval MIT litsentsi alusel. Parsimiseks kasutatakse Node.js komponente ning AST optimeerimise ja koostamise kood on kirjutatud Rust keeles. Brauseritel on tugi
BinaryAST juba saadaval ööde kogumid Firefoxis. BinaryASTi kodeerijat saab rakendada nii lõppsaidi tööriistade tasemel kui ka väliste skriptide pakkimiseks, mis toimub vahepäringus või sisu edastamise võrgus. Praeguseks on alanud BinaryASTi standardimise protsess töögrupis ECMA TC39, pärast mida saab formaat eksisteerida koos olemasolevate sisu tihendamise meetoditega nagu gzip ja brotli.

JavaScripti töötlemisel kulub märkimisväärne aeg koodi laadimise ja süntaksiparanduse faasile. Arvestades, et paljude populaarsete veebisaitide JavaScripti laadimise maht ulatub 10 MB (näiteks LinkedIn — 7,2MB, Facebook — 7,1MB, Gmail — 3,9MB), toob JavaScripti algne töötlemine kaasa olulise viivituse. Brauseri parsimise etapp aeglustub ka, kuna AST ehitamist ei saa tõeliselt teha jooksvalt, koodi laadimise käigus (brauser peab ootama koodiblokkide laadimise lõpetamist, näiteks funktsioonide lõppu, et saada puuduolevat teavet, mis on vajalik praeguste elementide parsimiseks).

Osaliselt üritatakse probleemi lahendada koodi levitamise kaudu minimeeritud ja tihendatud kujul, samuti brauseri genereeritud bytecode'i vahemäluga. Kaasaegsetel veebisaitidel uuendatakse koodi piisavalt sageli, mistõttu vahemälu lahendab probleemi vaid osaliselt. Lahendus võiks olla WebAssembly, kuid see nõuab koodis selge tüübi kasutamist ja sobib halvasti juba olemasoleva JavaScripti koodi töötlemise kiirendamiseks.

Teine võimalus on saata valmis kompileeritud baitkood JavaScripti skriptide asemel, kuid brauserimootorite arendajad on selle vastu, kuna kolmanda osapoole baitkoodi on raske valideerida, selle otse töötlemine võib põhjustada veebipinda eraldumist, tekivad täiendavad turvaohtud ja vajalik on universaalse baitkoodi formaadi arendamine.

BinaryAST võimaldab integreeruda olemasolevasse koodi arenduse ja edastamise mudelisse, luues uut baitkoodi või muutes JavaScripti keelt. BinaryAST formaadis andmete suurus on võrreldav tihendatud minimeeritud JavaScripti koodiga, samas kui töötlemise kiirus suureneb märkimisväärselt, kuna välistatakse source textide parsimise faas. Lisaks võimaldab formaat kompileerida baitkoodi BinaryAST laadimise ajal, ootamata kogu andmemahu saamist. Serveripoolne parsimine võimaldab välistada edastatavast BinaryAST esitusest kasutamata funktsioone ja liigset koodi, mille parsimiseks brauseripoolsel tasandil kulub aega nii analüüsimiseks kui ka liigse liikluse edastamiseks.

BinaryASTi eripära on ka võimalus taastada loetav JavaScript, mis ei kattu üksüheselt algse variandiga, kuid on semantiliselt ekvivalentne ja sisaldab samu muutuja ja funktsiooni nimesid (BinaryAST säilitab nimed, kuid ei salvesta koodi positsioonide, vormindamise ja kommentaaride teavet). Teise poole mündi on uute rünnakusuundade ilmumine, kuid arendajate arvates on need märkimisväärselt väiksemad ja paremini juhitavad kui alternatiive rakendades, näiteks baitkoodi levitamisel.

Facebook.com koodi testid on näidanud, et JavaScripti parsimiseks kulub 10-15% CPU ressursse ja parsimiseks kulub rohkem aega kui baitkoodi genereerimiseks ja JIT jaoks koodi algses loomises. SpiderMonkey mootoris võtab täis AST-i ehitamine aega 500-800 ms, ja BinaryASTi rakendamine võimaldas seda näitajat vähendada 70-90%.
Üldiselt väheneb enamiku veebiraamistike JavaScripti parsimise aeg BinaryAST kasutamisel 3-10% optimeerimise režiimis ja 90-97% kasutamata funktsioonide ignoreerimise režiimis.
Testimise ajal JavaScripti komplekti, mille suurus on 1,2 MB, võimaldas BinaryAST käivitamise algusaega lauaarvutis (Intel i7) kiirendada 338 ms-lt 314 ms-le ja mobiilseadmes (HTC One M8) 2019 ms-lt 1455 ms-le.

Allikas: opennet.ru