On the performance of WebAssembly

Abstract

The worldwide Web has dramatically evolved in recent years. Web pages are dynamic, expressed by pro grams written in common programming languages given rise to sophisticated Web applications. Thus, Web browsers are almost operating systems, having to interpret/compile such programs and execute them. Although JavaScript is widely used to express dynamic Web pages, it has several shortcomings and performance inefficiencies. To overcome such limitations, major IT powerhouses are developing a new portable and size/load efficient language: WebAssembly. In this dissertation, we conduct the first systematic study on the energy and run-time performance of WebAssembly and JavaScript on the Web. We used micro-benchmarks and real applications to have more realistic results. The results show that WebAssembly, while still in its infancy, is starting to already outperform JavaScript, with much more room to grow. A statistical analysis indicates that WebAssembly produces significant performance differences compared to JavaScript. However, these differences differ between micro-benchmarks and real-world benchmarks. Our results also show that WebAssembly improved energy efficiency by 30%, on average, and show how different WebAssembly behaviour is among three popular Web Browsers: Google Chrome, Microsoft Edge, and Mozilla Firefox. Our findings indicate that WebAssembly is faster than JavaScript and even more energy-efficient. Our benchmarking framework is also available to allow further research and replication.

A Web evoluiu dramaticamente em todo o mundo nos últimos anos. As páginas Web são dinâmicas, expressas por programas escritos em linguagens de programação comuns, dando origem a aplicativos Web sofisticados. Assim, os navegadores Web são quase como sistemas operacionais, tendo que interpre tar/compilar tais programas e executá-los. Embora o JavaScript seja amplamente usado para expressar páginas Web dinâmicas, ele tem várias deficiências e ineficiências de desempenho. Para superar tais limitações, as principais potências de TI estão a desenvolver uma nova linguagem portátil e eficiente em tamanho/carregamento: WebAssembly. Nesta dissertação, conduzimos o primeiro estudo sistemático sobre o desempenho da energia e do tempo de execução do WebAssembly e JavaScript na Web. Usamos micro-benchmarks e aplicações reais para obter resultados mais realistas. Os resultados mostram que WebAssembly, embora ainda esteja na sua infância, já está começa a superar o JavaScript, com muito mais espaço para crescer. Uma análise estatística indica que WebAssembly produz diferenças de desempenho significativas em relação ao JavaScript. No entanto, essas diferenças diferem entre micro-benchmarks e benchmarks de aplicações reais. Os nossos resultados também mostram que o WebAssembly melhorou a eficiência energética em 30%, em média, e mostram como o comportamento do WebAssembly é diferente entre três navegadores Web populares: Google Chrome, Microsoft Edge e Mozilla Firefox. As nossas descobertas indicam que o WebAssembly é mais rápido que o JavaScript e ainda mais eficiente em termos de energia. A nossa benchmarking framework está disponível para permitir pesquisas adicionais e replicação.