Native Client

Native Client (NaCl) — технология песочницы для запуска кода на платформах x86, x86-64, ARM и MIPS, позволяющая безопасно запускать машинный код непосредственно в браузере независимо от операционной системы со скоростью, приближённой к запуску машинного кода. Эта технология также может быть использована для создания защищённых плагинов для браузера, частей какого-либо приложения либо самих приложений^[4], например ZeroVM^[англ.].

Чтобы показать готовность технологии, 9 декабря 2011 года Google представила игру^[5] с богатой графикой (на данный момент игра уже недоступна). NaCl использует аппаратное ускорение 3D-графики через OpenGL ES 2.0, запускаясь в песочнице local storage с возможностью полноэкранного режима и взаимодействием с мышью.^[6][7]

Переносимый Native Client (англ. Portable Native Client, сокр. PNaCl) — это архитектурно-независимая версия данной технологии. Приложения PNaCl используют технологии AOT-компиляции. Основная идея NaCl (запуск машинного кода в браузере) была реализована ещё в ActiveX, которая имеет множество проблем с безопасностью. Технология NaCl избегает этого, используя песочницу.

Существует альтернатива NaCl под названием asm.js, которая так же позволяет компилировать приложения, написанные на Си или C++, для запуска непосредственно в браузере (со скоростью, приближенной к машинному коду), поддерживает AOT-компиляцию и притом является подмножеством языка JavaScript, т. е. обратно совестима с браузерами, не имеющими её встроенной поддержки. Ещё одной альтернативой NaCl (хотя и изначально основанной на PNaCl) является WebAssembly.

12 октября 2016 в баг-трекере проекта Chromium появился комментарий^[8], упоминающий о роспуске команд, работающих над Google's Pepper и Native Client.

30 мая 2017 Google объявила об отказе от PNaCl в пользу WebAssembly.^[9]

Native Client является проектом с открытым исходным кодом. К настоящему времени Quake^[10], XaoS^[англ.], Battle for Wesnoth, Doom, Lara Croft and the Guardian of Light, From Dust и MAME, а также система программного синтезирования звука Csound были портированы на Native Client. Технология доступна в браузере Google Chrome начиная с версии 14^[11] и активирована по умолчанию начиная с версии 31, в которой был официально представлен Portable Native Client (PNaCl).^[12]

Реализация технологии на платформе ARM была выпущена в марте 2010.^[13] Платформы x86-64, IA-32 и MIPS поддерживались изначально.

Для запуска при помощи технологии PNaCl приложение должно быть скомпилировано в архитектурно-независимый байт-код формата LLVM.^[14] Созданные таким образом исполняемые файлы называются PNaCl executable (pexe). Средства сборки PNaCl производят .pexe файлы; NaCl — .nexe. .nexe файлы имеют сигнатуру 0x7F 'E' 'L' 'F' (т.е. являются ELF файлами). Chrome для запуска транслирует pexe в архитектурно-зависимые исполняемые файлы.

NaCl использует программное обнаружение ошибок и защиту песочницы в платформах x86-64 и ARM.^[15] Реализация в x86-32 отличается новым способом организации песочницы.^[16] По технологии песочницы Native Client устанавливает свои сегменты памяти в архитектуре x86. Также используется верификатор кода для предотвращения вызова небезопасных системных вызовов. Для предотвращения перехода в незащищённую часть вызова Native Client требует, чтобы все косвенные переходы начинались с 32-байт-выровненных блоков, кроме того, инструкциям не разрешается покидать данные блоки.^[16] Из-за этих ограничений код, написанный на Си или C++, должен быть перекомпилирован особым образом для запуска с применением технологии Native Client, что может быть сделано с помощью специализированных версий GNU toolchain, в частности, GNU Compiler Collection, GNU Binutils и LLVM.

Native Client использует Newlib в качестве стандартной библиотеки языка Си, однако порт GNU C Library также доступен.^[17]

Pepper API — кроссплатформенное свободное API для создания модулей для Native Client. Плагин Pepper API (англ. Pepper Plugin API, сокр. PPAPI) — кроссплатформенное API для защищённых технологией Native Client плагинов, основанное на NPAPI, но полностью переписанное. На данный момент используется в Chromium-подобных браузерах для запуска PPAPI-версии Adobe Flash^[18] и встроенной программы просмотра PDF-файлов^[19].

12 августа 2009 на странице Google Code был представлен проект Pepper, связанный с разработкой плагина Pepper API,^[20] на которой было написано, что PPAPI — набор модификаций NPAPI для создания подобных плагинов более переносными и безопасными^[21]. Плагин был создан для лёгкой реализации запуска вне процесса. В дальнейшем целью проекта стало обеспечение основы для создания полностью кроссплатформенных плагинов. Планировалось реализовать данные технологии:

• Универсальная семантика NPAPI для всех браузеров.
• Запуск в отдельном процессе от самого браузера.
• Стандартизация процесса рендеринга, используя браузер.
• Определение стандартных событий и растеризация 2D функций.
• Основа для 3D графики.
• Плагин регистраций.

В дальнейшем использование PPAPI помогло реализовать поддержку геймпадов и WebSocket.^{[источник не указан 3009 дней]}

Начиная с 13 мая 2010 года Chromium стал единственным браузером, поддерживающим новую модель плагинов.^[22] Mozilla Firefox не поддерживает Pepper, так как нет полной спецификации API за пределами её реализации в Chrome, которая была создана только для браузерного движка Blink. По состоянию на 2016 год Pepper поддерживается в Chrome, Chromium и браузерах на Blink, например Opera.

Существует сайт The Go Playground Архивная копия от 17 ноября 2021 на Wayback Machine, использующий данную технологию для того, чтобы позволить экспериментировать с Go прямо в браузере.

• Folding@home Архивная копия от 11 декабря 2016 на Wayback Machine Проект Folding@home прямо в браузере используя технологию nacl

Чад Остин (англ. Chad Austin, создатель IMVU^[англ.]) похвалил путь Native Client по созданию высокопроизводительных приложений для веб (с производительностью всего лишь на 5 % меньше машинного кода), в то же время позволяя развивать клиентские приложения, предоставляя возможность выбора языка программирования (кроме JavaScript).^[23]

Джон Кармак, совладелец компании Id Software, упомянул Native Client на QuakeCon 2012:

Если вам нужно сделать что-то в браузере, куда более интересен Native Client, который начался как по-настоящему умный хак x86, с помощью которого возможно сделать нужное, не выходя из песочницы уровня доступа пользователя. Теперь есть динамическая перекомпиляция, и то, что вы пишете на C или C++, компилируется в нечто, что не является высокооптимизированным машинным кодом, но чрезвычайно близко к машинному коду. Вы можете делать любые сумасшедшие операции с указателями и всё прочее, что привыкли делать разработчики игр на уровне железа. Кармак, Джон[24]

 

Оригинальный текст (англ.)

if you have to do something inside a browser, Native Client is much more interesting as something that started out as a really pretty darn clever x86 hack in the way that they could sandbox all of this in user mode interestingly. It's now dynamic recompilation, but something that you program in C or C++ and it compiles down to something that's going to be not your -O4 optimization level for completely native code but pretty damn close to native code. You could do all of your evil pointer chasings, and whatever you want to do as a to-the-metal game developer.

Вице-президент Mozilla Джей Салливан (англ. Jay Sullivan) сообщил, что у Mozilla нет планов запускать машинный код в браузере, так как

Эти нативные приложения являются чёрными ящиками на веб-странице. […] Мы верим в технологию HTML, и именно в неё мы вложим свои силы. Джей Салливан (англ. Jay Sullivan)[25]

 

Оригинальный текст (англ.)

These native apps are just little black boxes in a webpage. […] We really believe in HTML, and this is where we want to focus.

Сотрудник Mozilla Кристофер Близзард^[англ.] раскритиковал технологию NaCl, утверждая, что машинный код ни в коей мере не должен быть использован в вебе. Также он сравнил NaCl с технологией Microsoft ActiveX, которая достигла ситуации DLL hell.^[4]

Хокон Виум Ли (норв. Håkon Wium Lie), технический директор Opera, верит, что

NaCl как будто «стремится в те старые плохие времена, до веба» […] Суть Native Client в построении новой платформы — или портировании старой в веб […] что привнесёт сложность и проблемы безопасности и лишит веб-платформу внимания. Хокон Виум Ли (норв. Håkon Wium Lie) [4]

 

Оригинальный текст (англ.)

NaCl seems to be 'yearning for the bad old days, before the web' […] Native Client is about building a new platform – or porting an old platform into the web […] it will bring in complexity and security issues, and it will take away focus from the web platform.

Брендан Эйх, технический директор Mozilla, сказал, что ECMAScript 6 вполне достаточно, чтобы удовлетворить все потребности в создании приложения для веб.^[26]

• Виртуализация приложений^[англ.]
• Sandboxie
• asm.js
• WebAssembly
• XBAP

• Chen, Brad (2008-12-08). "Native Client: A Technology for Running Native Code on the Web" (англ.). Архивировано 19 августа 2016. Дата обращения: 6 августа 2016.
• Light Media. NaclBox (англ.). Дата обращения: 15 марта 2022. Архивировано 18 сентября 2021 года.