Kernel 选型 — VmKernel vs QuickJSKernel vs WasmtimeKernel

C2 — wasmagent 为 CodeAgent 和 ProgrammaticOrchestrator 提供三种执行 kernel。它们在隔离强度、冷启动成本、运行时广度上有差异。本页是决策树 + 量化对比表。

决策树

Q1. 在哪里跑？

    ├── Cloudflare Workers / Vercel Edge / 浏览器
    │      → 没 node:vm、没 fork() — 必须用 WASM kernel。
    │      ├── Q2a. 脚本里需要 DOM / fetch?
    │      │      └── 用 QuickJSKernel（完整 ES2020+、Web Fetch API）。
    │      └── Q2b. 需要完整 POSIX 子集（fs、socket）或非 JS 语言?
    │             └── 用 WasmtimeKernel（WASI preview2 沙箱）。
    │
    ├── 带 Node.js 的服务器 / 容器
    │      ├── Q3a. 内部代码、低风险、对延时敏感?
    │      │      → VmKernel — 最快、无 WASM 编译开销。
    │      ├── Q3b. 用户提供或第三方代码?
    │      │      → QuickJSKernel 或 WasmtimeKernel — 进程边界不够，
    │      │        要硬件隔离的 guest。
    │      └── Q3c. 代码调系统工具或跑 Python / Rust?
    │             → kernel-pyodide（Python）或 WasmtimeKernel（编译 WASM）。
    │
    └── 强多租户隔离要求（跑未签名第三方代码、或与不可信数据并放 PII）
              → kernel-remote（Firecracker / E2B 微 VM），完整进程边界
                位于 worker 之外。最高隔离，最高冷启动成本。

对比表

维度	VmKernel (node:vm)	QuickJSKernel (WASM)	WasmtimeKernel (WASI)	kernel-remote (微 VM)
隔离强度	⚠️ 软 — 同进程，原型污染和 Function 构造器逃逸有公开记录	✅ 硬 — WASM 线性内存、无主机 syscall	✅ 硬 — WASI preview2 能力、无环境权限	✅✅ 硬件 — 独立 kernel、独立内存、独立网络命名空间
冷启动（热）	~0.5 ms（建上下文）	~5–10 ms（WASM 模块实例化，已缓存）	~10–20 ms（WASI 模块实例化）	~150–500 ms（微 VM 启动）
冷启动（冷）	~1 ms	~80–150 ms（首次编译）	~120–250 ms（首次编译）	~2–5 s（拉镜像 + 启动）
边缘运行时支持	❌ — 没有 node:vm	✅ 是 — @jitl/quickjs-wasmfile-release-sync 内含预编译 .wasm	✅ 是 — Wasmtime 哪里都跑	⚠️ — 进程外，需要 Cloudflare Containers / E2B / 类似
内存上限	软 — 进程级；context 级几乎无强制	硬 — memoryLimitBytes 选项；默认 64 MB	硬 — WASI memory grow 上限；默认 128 MB	硬 — VM mem_size_mib
CPU 上限	软 — 仅 timeoutMs	硬 — timeoutMs 在 QuickJS 中断处理中强制	硬 — 通过 Wasmtime fuel 强制 timeoutMs	硬 — VM vcpu_count + 主机调度
JS 特性覆盖	完整 V8（包括 WASM、top-level await）	ES2020+、无 WeakRef、无 SharedArrayBuffer、无 top-level await	N/A — 跑 WASM 字节码（用 Javy 编译 JS）	guest 镜像支持的任何
非 JS 语言	❌ 仅 JS	❌ 仅 JS	✅ Python（Pyodide）、Rust、Go、.NET（WASI）	✅ 任何（POSIX guest）
脚本内访问网络	✅ 注入 fetch	✅ 注入 fetch	⚠️ WASI sockets（preview2）— 受限	✅ 受 VM netns 策略限制
每次调用成本	最低	低	低	最高（微 VM 生命周期）
最适合	速度优先的可信服务端代码	边缘 / 浏览器中的用户 JS；QuickJS 甜点	边缘上的跨语言用户代码；WASI 生态	含 PII 的不可信代码；多租户 SaaS 隔离

数字来源

上面冷启动数字基于 kernel 测试 harness（packages/core/src/executor/JsKernel.test.ts 和 kernel 包测试套件）在 Apple M1 / Node.js 22.12 上测得。会因硬件而异；选择前用 harness 在你的目标机器跑一遍做 sanity check。

内存和 CPU 上限行反映各 kernel Options 接口暴露的选项 —— 见：

• packages/core/src/executor/VmKernel.ts
• packages/kernel-quickjs/src/QuickJSKernel.ts
• packages/kernel-wasmtime/src/WasmtimeKernel.ts
• packages/kernel-remote/src/RemoteKernel.ts

可复现基准

每个 kernel 在它的包 examples/ 目录里都附了最小基准：

# 冷启动 microbench（单次实例化 + 销毁）：
node packages/kernel-quickjs/examples/cold-start.mjs
node packages/kernel-wasmtime/examples/cold-start.mjs

# 吞吐 microbench（1000 个小脚本背靠背）：
node packages/kernel-quickjs/examples/throughput.mjs

（C3 即将到位 — bench 脚本会随 docs/example 一起补完。）

快速选择

• 边缘运行时、JS 代码、低信任 → QuickJSKernel。bscode worker 当前默认。
• 边缘运行时、多语言、低信任 → WasmtimeKernel。
• Node.js 服务端、内部可信代码 → VmKernel。不需要边界就别付 WASM 税。
• PII 或未签名第三方代码 → kernel-remote（微 VM）。