WebAssembly System Interface(WASI)

개요

WebAssembly System Interface(WASI)는 WebAssembly(Wasm) 모듈이 운영체제 기능을 안전하고 이식 가능하게 사용할 수 있도록 정의된 시스템 인터페이스 표준입니다. 기존 Wasm은 브라우저 환경에서 제한적인 API만 제공했지만, WASI를 통해 파일 시스템, 네트워크, 시계, 환경 변수 등과 같은 시스템 호출을 표준화하여 서버, 엣지, CLI 등 브라우저 외 환경으로 확장할 수 있습니다.

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1. 개념 및 정의

**WASI(WebAssembly System Interface)**는 WebAssembly 모듈이 운영체제에 안전하게 접근할 수 있도록 정의된 POSIX 유사 API 집합입니다.

• 목표: 보안, 이식성, 최소 권한 기반의 시스템 호출 지원
• 표준화 주체: Bytecode Alliance (Fastly, Mozilla, Red Hat 등)
• 기반 원칙: Capability-based Security, Modular API, Sandbox 실행

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2. Wasm vs WASI 비교

항목	WebAssembly (Wasm)	WASI (WebAssembly System Interface)
실행 환경	브라우저 중심	브라우저 외 OS 환경 (서버, CLI 등)
기능 범위	제한적 API (메모리, 수학 등)	파일 접근, 네트워크, 시계, 프로세스 등
보안 모델	샌드박스 기반	Capability-based + 샌드박스
주요 목적	코드 이식성, 속도	시스템 통합 및 확장성 확보

WASI는 Wasm이 서버·IoT·엣지 환경까지 활용될 수 있도록 범용성을 확장합니다.

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3. WASI가 제공하는 주요 기능

기능	설명
파일 시스템 접근	파일 읽기/쓰기, 디렉터리 탐색 (권한 제한 가능)
환경 변수 처리	실행 시 환경 변수 주입 및 접근
표준 입출력	stdin, stdout, stderr 지원
고해상도 시계	시간 측정, 타임스탬프 기반 연산
소켓/네트워크 (미완성)	TCP/UDP 지원 예정, wasi-sockets 제안 중
비동기 지원 (WASI-Preview 2)	futures, await 스타일 async 기능 실험 중

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4. 기술 스택 및 런타임

런타임	설명
Wasmtime	Bytecode Alliance의 WASI 런타임, Rust 기반
Wasmer	다양한 호스트 지원, 플러그인 구조 강점
Node.js + Wasm	Node 내에서 WASI 모듈 실행 지원 (wasi 모듈 포함)
wasmEdge	엣지 컴퓨팅 최적화, AI/IoT 친화
Lucet (단종)	AOT 컴파일 기반 Wasm 런타임 (Fastly 주도)

이들 런타임은 WASI 인터페이스를 통해 Wasm 모듈을 OS 환경과 연결합니다.

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5. 활용 사례 및 전망

분야	적용 예시
서버리스 컴퓨팅	클라우드에서 안전하게 Wasm 함수 실행 (e.g., Fastly Compute@Edge)
IoT & 엣지	경량 환경에서 플랫폼 독립 실행 가능
클라우드 플러그인	PostgreSQL, Redis 등에서 Wasm 기반 확장 기능
언어 런타임 통합	C, Rust, AssemblyScript로 작성된 코드 실행 가능

WASI는 “언어 독립 + 플랫폼 독립 + 보안 기반 실행 환경”의 핵심 역할을 수행합니다.

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6. 장점 및 한계

항목	장점	한계
보안성	최소 권한, 샌드박스 격리	네이티브보다 제약 많음
이식성	OS에 독립적 → 리눅스, 윈도우 등에서 동일 동작	아직 POSIX 전체 지원은 아님
성능	AOT 컴파일로 빠름 (예: Lucet)	런타임 성숙도/디버깅 도구 부족
개발 경험	다양한 언어 지원 + 단일 ABI	복잡한 I/O는 일부 제한됨 (소켓 등 진행 중)

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7. 결론

WASI는 WebAssembly가 브라우저를 넘어 서버, 엣지, IoT까지 안전하고 이식 가능하게 확장되기 위한 핵심 표준입니다. WebAssembly의 가벼움, 보안성, 실행 속도는 WASI를 통해 진정한 범용 애플리케이션 실행 환경으로 거듭날 수 있으며, 앞으로 서버리스, 멀티런타임, 플러그인 생태계에서 중추적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.