从 WasmEdge 运行环境读写 Rust Wasm 应用的时序数据

WebAssembly (Wasm) 正在成为一个广受欢迎的编译目标，帮助开发者构建可迁移平台的应用。最近 Greptime 和 WasmEdge 协作，支持了在 WasmEdge 平台上的 Wasm 应用通过 MySQL 协议读写 GreptimeDB 中的时序数据。

什么是 WebAssembly

WebAssembly 是一种新的指令格式，同时具备了跨平台和接近原生机器代码的执行速度。 通过将 C/C++ 或 Rust 代码编译成 WebAssembly ，可以在浏览器中提升程序的性能。而在浏览器外的其他运行环境，尤其是 CDN 或 IoT 的边缘端，我们也可以利用 WebAssembly 实现沙盒、动态加载的插件机制等高级的功能。

什么是 WasmEdge

WasmEdge 是 CNCF 的沙箱项目，提供上文提到的沙盒能力，允许开发者在 WebAssembly 标准的基础上，进一步扩展其能访问的资源和接口。例如，WasmEdge 为 Wasm 提供了额外的 TLS、网络能力和 AI 能力，大大丰富了使用场景。

WasmEdge GitHub 地址： https://github.com/WasmEdge/WasmEdge

安装 GreptimeDB 和 WasmEdge

如果你已经安装了 GreptimeDB ，可以跳过这个步骤。

下载 GreptimeDB 并运行：

curl -L https://github.com/GreptimeTeam/greptimedb/raw/develop/scripts/install.sh | sh
./greptime standalone start

安装 WasmEdge：

curl -sSf https://raw.githubusercontent.com/WasmEdge/WasmEdge/master/utils/install.sh | bash -s

编写 GreptimeDB 的 WASM 应用

在 WasmEdge 中，我们可以使用 MySQL 协议，让 Rust 语言编写的应用程序连接到 GreptimeDB。

首先通过 cargo new 创建一个新的 Rust 项目，我们的编译目标将是 wasm32-wasi，可以在项目根目录下创建 .cargo/config.toml 文件，指定默认编译目标，之后就无需在每次 cargo build 命令后专门指定 --target 了。

# .cargo/config.toml
[build]
target = "wasm32-wasi"

编辑 Cargo.toml 增加依赖。mysql_async 的应用需要 tokio 运行时，WasmEdge 维护了这两个库的修改版本，使他们能够编译成 WebAssembly 代码，并且运行到 WasmEdge 环境中。

[package]
name = "greptimedb"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
mysql_async_wasi = "0.31"
time = "0.3"
tokio_wasi = { version = "1", features = [ "io-util", "fs", "net", "time", "rt", "macros"] }

进一步编辑 src/main.rs 文件，加入数据库访问的逻辑。这段代码将演示：

1. 通过环境变量读取数据库地址，并创建连接池；
2. 执行 SQL 语句创建数据表；
3. 插入数据；
4. 查询数据。

定义数据结构：

#[derive(Debug)]
struct CpuMetric {
    hostname: String,
    environment: String,
    usage_user: f64,
    usage_system: f64,
    usage_idle: f64,
    ts: i64,
}

impl CpuMetric {
    fn new(
        hostname: String,
        environment: String,
        usage_user: f64,
        usage_system: f64,
        usage_idle: f64,
        ts: i64,
    ) -> Self {
        Self {
            hostname,
            environment,
            usage_user,
            usage_system,
            usage_idle,
            ts,
        }
    }
}

初始化数据库连接池：

use mysql_async::{
    prelude::*, Opts, OptsBuilder, Pool, PoolConstraints, PoolOpts, Result,
};
use time::PrimitiveDateTime;

fn get_url() -> String {
    if let Ok(url) = std::env::var("DATABASE_URL") {
        let opts = Opts::from_url(&url).expect("DATABASE_URL invalid");
        if opts
            .db_name()
            .expect("a database name is required")
            .is_empty()
        {
            panic!("database name is empty");
        }
        url
    } else {
        "mysql://root:[email protected]:3306/mysql".into()
    }
}


#[tokio::main(flavor = "current_thread")]
async fn main() -> Result<()> {
    // Alternative: The "easy" way with a default connection pool
    // let pool = Pool::new(Opts::from_url(&*get_url()).unwrap());
    // let mut conn = pool.get_conn().await.unwrap();

    // Below we create a customized connection pool
    let opts = Opts::from_url(&*get_url()).unwrap();
    let builder = OptsBuilder::from_opts(opts);
    // The connection pool will have a min of 1 and max of 2 connections.
    let constraints = PoolConstraints::new(1, 2).unwrap();
    let pool_opts = PoolOpts::default().with_constraints(constraints);

    let pool = Pool::new(builder.pool_opts(pool_opts));
    let mut conn = pool.get_conn().await.unwrap();
    
    
    
    Ok(())
}

创建数据表：

    // Create table if not exists
    r"CREATE TABLE IF NOT EXISTS wasmedge_example_cpu_metrics (
    hostname STRING,
    environment STRING,
    usage_user DOUBLE,
    usage_system DOUBLE,
    usage_idle DOUBLE,
    ts TIMESTAMP,
    TIME INDEX(ts),
    PRIMARY KEY(hostname, environment)
);"
    .ignore(&mut conn)
    .await?;
 

插入数据：

    let metrics = vec![
        CpuMetric::new(
            "host0".into(),
            "test".into(),
            32f64,
            3f64,
            4f64,
            1680307200050,
        ),
        CpuMetric::new(
            "host1".into(),
            "test".into(),
            29f64,
            32f64,
            50f64,
            1680307200050,
        ),
        CpuMetric::new(
            "host0".into(),
            "test".into(),
            32f64,
            3f64,
            4f64,
            1680307260050,
        ),
        CpuMetric::new(
            "host1".into(),
            "test".into(),
            29f64,
            32f64,
            50f64,
            1680307260050,
        ),
        CpuMetric::new(
            "host0".into(),
            "test".into(),
            32f64,
            3f64,
            4f64,
            1680307320050,
        ),
        CpuMetric::new(
            "host1".into(),
            "test".into(),
            29f64,
            32f64,
            50f64,
            1680307320050,
        ),
    ];

    r"INSERT INTO wasmedge_example_cpu_metrics (hostname, environment, usage_user, usage_system, usage_idle, ts)
      VALUES (:hostname, :environment, :usage_user, :usage_system, :usage_idle, :ts)"
        .with(metrics.iter().map(|metric| {
            params! {
                "hostname" => &metric.hostname,
                "environment" => &metric.environment,
                "usage_user" => metric.usage_user,
                "usage_system" => metric.usage_system,
                "usage_idle" => metric.usage_idle,
                "ts" => metric.ts,
            }
        }))
        .batch(&mut conn)
        .await?;

查询数据：

    let loaded_metrics = "SELECT * FROM wasmedge_example_cpu_metrics"
        .with(())
        .map(
            &mut conn,
            |(hostname, environment, usage_user, usage_system, usage_idle, raw_ts): (
                String,
                String,
                f64,
                f64,
                f64,
                PrimitiveDateTime,
            )| {
                let ts = raw_ts.assume_utc().unix_timestamp() * 1000;
                CpuMetric::new(
                    hostname,
                    environment,
                    usage_user,
                    usage_system,
                    usage_idle,
                    ts,
                )
            },
        )
        .await?;
    println!("{:?}", loaded_metrics);

WasmEdge 团队提供的 tokio 和 mysql_async 库与原始版本编程接口完全一致，因此可以无缝地将普通 Rust 应用切换到 WebAssembly 平台上。

编译这个项目，我们可以获得 greptimedb.wasm 文件：

cargo build
ls -lh target/wasm32-wasi/debug/greptimedb.wasm

通过 WasmEdge 运行我们的程序：

wasmedge --env "DATABASE_URL=mysql://localhost:4002/public" target/wasm32-wasi/debug/greptimedb.wasm

上面这段示例程序已经纳入了 WasmEdge 的数据库使用示例，你可以在 GitHub 仓库找到完整的代码: https://github.com/WasmEdge/wasmedge-db-examples/tree/main/greptimedb。

总结

WasmEdge 为 WebAssembly 应用提供了更多的扩展能力。如果你也将应用部署在 WebAssembly 环境里，未来我们还可以使用 OpenTelemetry SDK 采集指标数据直接存储到 GreptimeDB 。现在就下载 GreptimeDB 或开通 GreptimeCloud 实例运行上面的例子吧。

关于 Greptime 的小知识：

Greptime 格睿科技于 2022 年创立，目前正在完善和打造时序数据库 GreptimeDB，格睿云 GreptimeCloud 和可观测工具 GreptimeAI 这三款产品。

GreptimeDB 是一款用 Rust 语言编写的时序数据库，具有分布式、开源、云原生和兼容性强等特点，帮助企业实时读写、处理和分析时序数据的同时降低长期存储成本；GreptimeCloud 可以为用户提供全托管的 DBaaS 服务，能够与可观测性、物联网等领域高度结合；GreptimeAI 为 LLM 量身打造，提供成本、性能和生成过程的全链路监控。

GreptimeCloud 和 GreptimeAI 已正式公测，欢迎关注公众号或官网了解最新动态！

官网：https://greptime.cn/

GitHub: https://github.com/GreptimeTeam/greptimedb

文档：https://docs.greptime.cn/

Twitter: https://twitter.com/Greptime

Slack: https://greptime.com/slack

LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/greptime/

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