WebAssembly System Interface (WASI) とは？ブラウザを超えてアプリを動かす魔法の鍵を徹底解説

WebAssembly System Interface (WASI) は、WebAssemblyをブラウザの外で動かすための技術です。この記事では、WASIがどのようにしてファイルやネットワークにアクセスし、より多様な場所でプログラムを動かすことを可能にするのかを、専門用語を避けながら分かりやすく解説します。

WebAssembly とは？魔法の高速プログラム

まず、WebAssembly System Interface（WASI）についてお話しする前に、その元となる**WebAssembly（ウェブアセンブリー）**について少しだけ説明させてください。WebAssemblyは、「Wasm（ワズム）」と短く呼ばれることもあります。

私たちの身の回りにあるウェブサイトやウェブアプリは、ほとんどがJavaScriptというプログラムの言葉で作られています。JavaScriptはとても便利ですが、とても複雑な計算や、たくさんの情報を同時に処理しようとすると、少し苦手な部分がありました。

そこで登場したのがWebAssemblyです。WebAssemblyは、JavaScriptよりももっと速く動くことができるプログラムの形式です。まるで、自転車よりもロケットの方が速く進むように、WebAssemblyはコンピューターにとって非常に効率の良い形で命令を与えることができるのです。

WebAssemblyは、もともと「ウェブブラウザの中」で、JavaScriptと一緒に動くように作られました。例えば、高度なグラフィックを使ったゲームや、動画編集ソフトのように、たくさんの計算が必要なウェブアプリで、WebAssemblyを使うと、まるで普通のパソコンのアプリのようにスムーズに動かすことができます。

WebAssembly の「お家」問題

さて、WebAssemblyは速くて素晴らしい技術ですが、ここである問題にぶつかります。WebAssemblyは、作ったときには「ブラウザの中」という環境でしか動かせませんでした。例えるなら、WebAssemblyは「お家の中でしか遊べない高性能なおもちゃ」のようなものです。

もし、この高性能なおもちゃを「お家の外」、つまり私たちのパソコンやサーバー、あるいはもっと小さな電子機器（IoTデバイスなど）でも動かせたら、もっともっと色々なことができるはずです。例えば、ウェブサイトを作るためのサーバーで動かしたり、スマートフォンのアプリの一部として使ったり、工場で機械を制御する小さなコンピューターで使ったり…夢は広がります。

しかし、「お家の外」で動かすためには、いくつか乗り越えなければならない壁がありました。

WebAssembly の「お家の外」への挑戦と WASI の登場

私たちのパソコンやサーバーには、ファイルを保存したり、ネットワークを通じて他のコンピューターと通信したり、時間を測ったり、環境情報（「今何時？」とか「このプログラムはどんな名前？」といった情報）を知ったりする機能があります。これらを「システムリソース」と呼びます。

ブラウザの中で動くWebAssemblyは、これらのシステムリソースに直接触ることができませんでした。ブラウザは安全を守るために、WebAssemblyが勝手にファイルを見たり、インターネットに接続したりできないように制限をかけているからです。

そこで登場したのが、今回主役となる**WebAssembly System Interface（WASI）**です！

WASIは、WebAssemblyが「お家の外」でも、ファイルやネットワークといったシステムリソースに安全に、そして標準的な方法でアクセスできるようにするための「約束事」のようなものです。

例えるなら、WASIはWebAssemblyが「お家の外」で遊ぶための「共通の遊び場ルール」や「標準的な道具の使い方マニュアル」のようなものです。このルールがあれば、WebAssemblyはどんな場所に行っても、同じ方法で道具（ファイルやネットワーク）を使うことができるようになります。

WASI がもたらす「どこでも動く」魔法

WASIのおかげで、WebAssemblyはブラウザの中だけでなく、以下のような様々な場所で動かせるようになりました。

1. サーバーサイド：ウェブサイトやウェブアプリの裏側で動くプログラム（サーバー）として、WebAssemblyを使うことができます。JavaScriptやPython、Rubyといった従来の言語で作られていたサーバーの一部をWebAssemblyに置き換えることで、より高速に、より効率的に動かすことが可能になります。

2. デスクトップアプリケーション：普段私たちがパソコンで使っているアプリと同じように、WebAssemblyで作られたプログラムを直接動かすことができます。今までは特定のプログラミング言語（C++やJavaなど）でしか作れなかったアプリの一部を、WebAssemblyで開発できる可能性が広がります。

3. エッジコンピューティング：インターネットの近くにある、小さなコンピューター（エッジデバイス）でプログラムを動かす技術です。例えば、工場の中のセンサーや、スマートフォンの基地局など、データが発生する場所の近くでWebAssemblyを動かすことで、データをわざわざ遠くのサーバーに送る手間を省き、すぐに処理を行うことができます。

4. IoTデバイス：冷蔵庫やエアコン、スマートスピーカーのような、インターネットにつながる小さな電子機器です。これらの機器で動かすプログラムは、メモリ（記憶する場所）が少なかったり、処理能力が低かったりすることが多いのですが、WebAssemblyは非常に小さく、効率的に動くため、このようなデバイスにも適しています。

WASIは、WebAssemblyがこれらの「お家の外」の環境で、ファイルを開いたり、データを送受信したり、現在時刻を知ったりといった、基本的な操作を共通の方法で行えるようにしてくれます。これにより、一度WebAssemblyで作ったプログラムを、様々な場所で使い回すことができるようになるのです。

WASI の仕組み：安全と効率の両立

WASIがどのようにして安全にシステムリソースにアクセスできるようにしているのか、もう少し詳しく見てみましょう。

WASIは、WebAssemblyが直接パソコンの奥深くにある部分に触れるのではなく、間に「通訳者」のようなものを用意します。この通訳者は、WebAssemblyからの「ファイルを開いてほしい」というお願いを、パソコンが理解できる言葉に翻訳し、パソコンがその操作を実行してくれます。そして、結果を再びWebAssemblyが理解できる言葉に戻して伝えます。

この通訳者がいることで、WebAssemblyが勝手にパソコンの中身をいじったり、許可されていない場所にアクセスしたりするのを防ぐことができます。通訳者は、WebAssemblyが要求した操作が「安全なものか」「許可されているものか」をきちんと確認してから、パソコンに伝えるからです。

また、WASIはとてもシンプルで、必要な機能だけを提供します。これは、WebAssemblyがどんな小さな環境でも動けるようにするためです。たくさんの機能が詰め込まれていると、プログラムが大きくなりすぎたり、動きが重くなったりしてしまうからです。シンプルだからこそ、WebAssemblyは様々な場所で軽快に動くことができるのです。

WASI がもたらす未来の可能性

WASIはまだ比較的新しい技術ですが、その可能性は計り知れません。

• 開発の効率化：一度WebAssemblyで作ったプログラムを、ブラウザ、サーバー、デスクトップ、IoTデバイスなど、様々な場所で使い回せるようになります。これにより、それぞれの環境に合わせてプログラムを書き直す手間が省け、開発のスピードが上がります。

• 多様な言語の活用：WebAssemblyは、C、C++、Rust、Goなどの様々なプログラミング言語から作ることができます。WASIの登場により、これらの言語で書かれたプログラムが、より多くの場所で動くようになるため、それぞれの言語の得意なことを活かして、より良いソフトウェアを作ることができるようになります。

• セキュリティの向上：WASIは、WebAssemblyがシステムリソースにアクセスする際に、厳密なルールを設けています。これにより、悪意のあるプログラムがシステムに損害を与えるリスクを減らし、より安全なアプリケーションを開発できるようになります。

• 新しいアプリケーションの創出：WASIによって、WebAssemblyがこれまで動かせなかった場所で動くようになることで、これまで想像もしなかったような新しい種類のアプリケーションやサービスが生まれる可能性があります。例えば、超高速なエッジAI処理や、ブロックチェーン上での複雑な計算処理など、様々な分野での応用が期待されています。

WebAssemblyとWASIは、まさにコンピュータープログラムの「どこでもドア」のような役割を果たす技術です。この技術が進化していくことで、私たちのデジタルな生活は、よりスムーズで、より安全で、そしてもっと面白いものになっていくことでしょう。