Arquitetura de Software

Conteúdo produzido pelas turmas de Arquitetura de Software - Computação @ UFCG

Documentação Arquitetural - Deno

Autores

Este documento foi produzido por Flávio Roberto Pires Quirino Farias.

Descrição Arquitetural – Deno

Este documento descreve parte da arquitetura do projeto Deno. Essa descrição foi baseada principalmente no modelo C4.

Descrição Geral sobre o Deno

Deno é um simples, moderno e seguro runtime para JavaScript e TypeScript que funciona em V8 Chromium Engine e é feito na linguagem de programação Rust. As funcionalidades do Deno são projetadas para aprimorar as funcionalidades do Node.js.

Deno

Principais funcionalidades e recursos do Deno são:

  • Seguro por padrão. O Deno requer permissões explicitas para acessar arquivos, rede ou ambiente.
  • Tem suporte ao Typescript;
  • Tem um conjunto de modulos padrão, chamados de standard modules ou STD, que tem funcionalidade garantida com o Deno.
  • Tem funcionalidades internas como um verificador de dependencias (deno info) e um formatador de código (demo fmt).

Objetivo Geral

  • O Deno visa ser um ambiente de script produtivo e seguro para o programador moderno.

Objetivos Específicos

  • Gerar apenas um único executável (deno).
  • Fornecer padrões de segurança: Sem permissões específicas, os scripts não podem acessar arquivos, o ambiente, ou a rede.
  • Compatibilidade com o navegador: O subconjunto de programas Deno que são escritos completamente em Javascript e não usam o namespace global do Deno, deve ser capaz de ser executado sem alterações em um navegador moderno.
  • Fornecer ferramentas integradas como testes de unidade, formatação de código e linting para melhorar a experiência de desenvolvimento
  • Ser capaz de servir HTTP eficientemente.

Contexto

O Deno é um ambiente de execução de Javascript (TS)/Typescript (TS) que utiliza o V8 engine para executar os códigos JS. Porém o V8 não suporta código TS, então todo código TS precisa ser convertido em JS para ser carregado e executado pelo V8. No entanto, Deno é escrito em Rust e o V8 em C++. Para que eles possam trabalhar juntos, é utilizado o rusty_v8, uma biblioteca que permite que o rust interaja com a API em C++ do V8.

Outra característica do Deno é que sua biblioteca padrão (standard library ou STD) oferece funcionalidades completamente assíncronas. Isso é possível porque Deno utiliza Tokio, um ambiente de execução assíncrono para Rust, usado para criar e lidar com eventos. Ele permite que o Deno crie tarefas em um pool de threads interno e receba notificações para processar a saída após a conclusão de cada tarefa.

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Mais detalhadamente, no diagrama de contexto, vemos o Deno, que é o sistema abordado nesse documento, e suas três principais dependencias externas, além de um usuário comum que interage com o Deno.

Tokio

Tokio é parte fundamental do Deno. Deno tenta evitar callbacks sempre que possível. Para isso, é necessário a ajuda do Tokio no uso de funções assíncronas equivalentes para funções síncronas usadas comumente. Por exemplo, Tokio envolve uma chamada de sistema OS em uma função assíncrona.

V8 engine

Apesar da grande importância do Tokio, V8 é a biblioteca mais importante do Deno. V8 é onde o código Javascript é executado. Sem isso, o Deno não funcionaria.

V8 é um JavaScript e WebAssembly engine de código aberto de alto desempenho do Google, escrito em C ++, que analisa e executa códigos de script. Também fornece regras sobre como a memória é acessada, como o programa pode interagir com o sistema operacional do computador e sobre a sintaxe do programa. O V8 pode ser executado de forma autônoma ou pode ser incorporado a qualquer aplicativo C ++.

Rusty_V8

Rusty_v8 é uma parte do projeto Deno, mas não está localizado dentro do repositório principal. Sendo assim considerado um componente de terceiros. Como dito anteriormente, Deno é escrito em Rust, equanto V8 é escrito em C++. Para fazê-los interagir, rusty_v8 foi criado. O principal objetivo da biblioteca rusty_v8 é fornecer uma interface em Rust para a API em C++ do V8.

C0ntainer

Quando observamos os containers que formam o Deno. Podemos dividi-los em 4 partes principais:

  • Frontend: Formado pelo V8 que executa os códigos JS/TS. É a parte não previligiada, ou seja, não tem acesso a rede, ao sistema de arquivos, nem nada fora do sandbox do Deno.
  • Backend: Formado pelo próprio Deno em Rust;
  • Rusty_V8: Funciona como interface entre o Rust e a API do V8 em C++.
  • IO Assíncrono: A parte assíncrona do Deno que é gerenciada através do Tokio.

A seguir, o diagrama de Container do Deno.

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Componente

Vamos começar com a arquitetura de alto nível do Deno. Podemos dizer que o Deno consiste de dois tipos de componentes:

  • Componentes próprios: Esses componentes fazem parte do projeto do Deno, ou seja, estão presentes em seu principal repositório no Github. Com exceção do STD (biblioteca padrão ou standard library), que é versionada de forma indepente do Deno, mas isso mudará uma vez que a biblioteca esteja estabilizada. A maioria desses componentes são escritos em Rust e Javascript/Typescript.

  • Componentes de terceiros: Partes imprecindíveis do Deno, como Tokio e V8 engine. Sem esses componentes o Deno não funcionaria.

Para o diagrama de componentes, vamos focar no Deno e abordar apenas os componentes próprios.

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A seguir uma breve descrição das principais partes formam Deno.

CLI

CLI implementa a maioria das funcionalidades do Deno que são voltadas para o usuário, sendo também uma das maiores partes do Deno. Também funciona como uma ligação entre as outras partes. ClI é uma espécie de orquestrador e executor. Ele orquestra a execução de programas TS/JS com a ajuda de serviços próprios e de todos serviços das outras partes do Deno.

Core

O Core fornece serviços importantes para a CLI como a interface para V8 API mencionada anteriormente, modulos, JsRuntime, etc. Também oferece serviços que podem ser chamados tanto em Rust como em JavaScript.

Runtime

Runtime é o ambiente de execução do Deno que consiste das principais funcionalidades do Deno escrito em JavaScipt puro. O Runtime fornece a maior parte da API da Deno que pode ser chamada do programa do usuário. O tempo de execução também implementa os ops de baixo nível do Rust.

STD

É a biblioteca padrão do Deno implementada em TypeScript. Ela consiste de modulos que não têm depêndencias externas e que são revisados pela equipe do Deno. O objetivo é ter um conjunto padrão de alta qualidade de código que possa ser usado em todos os projetos do Deno sem preocupações.

Referências

Language Bindings

V8

Deno

C4 Model